Name: Fabricação de VB 2 / Ar Células para Electrochemical Teste (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-05T01:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Aprenda a fabricar células de ar com diboreto de vanádio para testes eletroquímicos em sistemas de armazenamento de energia. Este método permite avaliar a alta densidade energética de baterias metal/ar com múltiplos elétrons.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Os autores gostariam de agradecer a National Science Foundation Award 1006568 para financiar este projeto.

1. Preparação Nano-VB 2 Nanoscopic VB 2 é diretamente sintetizada a partir de vanádio elementar e boro via bola de moagem em uma toupeira ração 01:02. <ol><li> Limpe a 50 ml de carboneto de tungstênio moagem jar e dez de 10 milímetros de carboneto de tungstênio bolas. Sob ar seco num forno a 100 ° C durante 1 hora para assegurar que toda a água tenha evaporado. </li><li> Limpe o interior do jarro de moagem para garantir que nenhum resíduo permanece, repita o passo 1.1 se resíduo é visível. </li><li> Purgar a antecâmara de um porta-luvas com argônio 3x por 10 minutos de cada vez. Transfira o frasco de moagem, bolas, e espátula limpa no argônio cheio porta-luvas. </li><li> Pesar o vanádio e os pós de boro numa razão molar de 1:2, 0,500 g de vanádio e de 0,212 g de boro dentro do frasco de moagem, adicionar as bolas, e selar o frasco de moagem. </li><li> Retire o frasco de moagem selado do porta-luvas, colocá-lo em um moinho de bolas planetário definido para 600 rpm e moinho para 4 horas. </li><li> Depois completion, permitir que o frasco de moagem a arrefecer até à temperatura ambiente antes da remoção do moinho de bolas. </li><li> Purgar a antecâmara de um porta-luvas com argônio 3x por 10 minutos de cada vez. Transfira o frasco de moagem, balão de fundo redondo, filme de parafina, espátula, e uma barra magnética na caixa de luva. </li><li> Aplicar o revestimento de óxido de zircónio com o preparado nanoscopic VB 2 como se segue: <ol><li> Dentro da caixa de luva recolher o nano-VB 2 previamente preparada usando uma espátula para raspar as paredes do frasco de moagem até que a maior parte da massa de partida foi recuperado. Pesar e transferir o recolhidas nano-VB 2 em um frasco de fundo redondo. </li><li> Pesam-se 3,5 por cento em peso de cloreto de zircónio em comparação com o VB recolhidos 2 e, em seguida, adicionar o pó para o balão de fundo redondo contendo o recolhidos nano-VB 2. </li><li> Adicionar uma barra magnética de agitação ao frasco e usando película de parafina selar a abertura antes da remoção da caixa de luva. Alternativamente, umsepto tem sido utilizado com resultados equivalentes Remover o frasco de fundo redondo da caixa de luva. </li><li> Usando uma seringa de 10 ml, transferir 10 ml de éter dietílico para o balão de fundo redondo. Cobrir rapidamente o buraco criado pela seringa no filme de parafina com uma peça adicional de Parafilm. </li><li> Misture o balão numa placa de agitação durante uma hora, em uma definição média. </li><li> Após uma hora, evapora-se o éter dietílico restante para fora do nano-2 VB utilizando um evaporador rotativo ou outro até que a configuração da bomba revestida de nano-VB 2 parece seco. </li><li> Depois de Zr revestido nano-VB 2 é completamente seco, coletar. </li></ol></li></ol> 2. Preparação de eletrólito <ol><li> Prepara-se uma mistura de uma solução 4 M de NaOH para utilização como electrólito e 4 M de KOH. (NOTA: Faça apenas o suficiente para durar algumas semanas, repita conforme necessário, para formar novas células). Electrólitos solução aquosa de hidróxido de NaOH e KOH foram explorados no passado variando em concentração ranging de 8 M a saturado. A combinação de NaOH 4 M e 4 M de KOH produz melhorou ligeiramente o desempenho da taxa elevada em comparação com os resultados anteriores, utilizando um electrólito de NaOH puro. </li></ol> 3. Desmontagem de zinco / Ar Baterias Consulte a tabela de regentes e materiais para detalhes sobre a fabricante da bateria eo número do modelo. <ol><li> Abrindo a célula de zinco / ar para a fabricação posterior do VB 2 / células de ar. <ol><li> Criar um corte no bordo do invólucro da célula de moedas com um alicate de corte diagonal. </li><li> Crimp fora afiada do lábio para fora. Depois de passar completamente em torno da célula, duas vezes, deve ser fácil de abrir. </li><li> Usando uma lâmina de barbear, empurre para cima nas bordas da tampa lentamente, forçar suavemente abrir a cela. NOTA: Pode demorar algum tempo para obter a célula aberta. Seja paciente e cuidado para não quebrar ou danificar qualquer parte ao fazer este passo. A célula terá de permanecer intacto. </li></ol></li><li> Preparação da bateria para uso <ol><li> Uma vez que a célula é aberta em duas partes (a tampa e a parte inferior) começam a retirar cuidadosamente o material de ânodo de zinco a partir da tampa e no fundo. </li><li> Remover o máximo possível de zinco sólido, com a lâmina de barbear. Não raspe o fundo, é importante para não danificar as peças. O separador (inferior) e os lados () formar uma junta de sobreposição única opaca que pode ser facilmente perfurado pela aplicação de demasiada pressão com a lâmina de barbear. Perfurar o separador irá resultar em danos no cátodo de ar. Adicionalmente, se a junta for perturbado a fiabilidade da célula a ser isolado electricamente é perdida. </li><li> Usando um cotonete, limpe cuidadosamente o zinco eo resíduo restante da tampa, inferior e separador. </li><li> Limpe a tampa e fora da célula com álcool isopropílico. </li></ol></li></ol> 4. Preparação de um 5 mAh eléctrodo de trabalho, com uma mistura de 70/30 seco <ol><li> Usando sintetizado Zr revestido nano-VB 2 como materialmente ativaai, pesam-se 0,0012 g por eléctrodo a ser fabricado (normalmente 5-10 células são testadas ao mesmo tempo) e transferir para um almofariz e pilão. </li><li> Adicionar 30% do VB pesava 2, 0,0005 g de negro de carbono de grafite (por eléctrodo), para o material activo num almofariz e pilão e moa durante 30 minutos. </li><li> Certifique-se de que não existem grandes aglomerados, visíveis de material e recolher pó. </li><li> Pesar aproximadamente 0,0017 g da mistura 70/30-powder per cap eletrodo limpo usando uma espátula. (Se a preparação de células múltiplas de uma só vez, transferir o material para a tampa do eléctrodo). </li><li> Adicionar uma gota de álcool isopropílico para cada tampa e agite em pó com uma espátula ou outra pequena ponta afiada até que não haja grumos e suspensão é distribuída uniformemente em toda a parte superior da tampa. </li><li> Permitir eléctrodos para secar durante 30 min. </li></ol> 5. VB 2-Air Assembléia celular - Método seco <ol><li> Montar células no sentido inverso do zinco / air célula com o eletrodo de trabalho, boné, de cabeça para baixo. </li><li> Organizar cada célula (a 5 - 10 a ser testado), em duas filas, os tampões em uma e os fundos correspondentes na outra. Inspeccionar cada tampa para garantir que o material do ânodo é uniformemente distribuída e não rachado. </li><li> Adicionar 27 uL de 4 M de KOH / 4 M de NaOH mistura de electrólito para cada separador. </li><li> Com cuidado, retire o excesso de eletrólito a partir do fundo usando algodão enxugando apenas uma vez dentro do fundo. </li><li> Retire cuidadosamente cada um dos fundos, entregá-los e colocá-los em cima das tampas de modo que o material anódico está em contato com o eletrólito. </li><li> Aplicar pressão e selar usando um epoxi de secagem rápida. </li></ol> 6. Nano-VB 2 Testing Cell / Air <ol><li> Uma vez que o processo de fabricação é concluído, as células coloque em uma cremalheira de descarga ou suporte da bateria. </li><li> Permitir que cada célula de um passo inicial de repouso de 10 minutos para assegurar que as células se equilibrar antes da descarga. </li><li> QuitaçãoAs células a uma carga constante de 3,000 Ω (ou uma carga desejada alternativa), utilizando um aparelho de bateria. </li><li> Após o passo de equilibração, fazer uma medição do potencial de circuito aberto. </li><li> Depois descarregar sob uma carga constante até que uma voltagem de 0,4 V de paragem ser atingido. </li><li> A eficiência de Coulomb pode então ser calculada a percentagem da capacidade de medição em relação ao ânodo teórico capacidade de descarga de electrões de onze Ah 4,060 kg -1. </li></ol>

<ol><li>Linden, D., Reddy, T. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLinden%2C+D+%22Handbook+of+Batteries%22">Handbook of Batteries</a>. , 4th, McGraw-Hill. New York. (2010).</li>
<li>Rogulski, Z., Czerwin'ski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cathode+Modification+in+the+Leclanche%27+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid+State+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Cathode Modification in the Leclanche' Cell.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).</li>
<li>Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+air+cathodes+for+zinc+-+air+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A review on air cathodes for zinc - air fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).</li>
<li>Yu, X., Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+capacity+alkaline+super-iron+boride+battery%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">High capacity alkaline super-iron boride battery.</a> Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).</li>
<li>Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energetic+Iron%28VI%29+Chemistry%3A+The+Super-Iron+Battery%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery.</a> Science. 285, 1039-1042 (1990).</li>
<li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+aluminum+batteries%3A+a+step+towards+derivation+of+superbatteries%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+A%3A+Physicochemical+and+Engineering+Aspects%22%5BJournal%5D)">Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).</li>
<li>Licht, S., Myung, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorinated+Graphites+as+Energetic+Cathodes+for+Nonaqueous+Al+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochem.+Solid-State+Lett%22%5BJournal%5D)">Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).</li>
<li>Licht, S., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+power+BaFe%28VI%29O4%2FMnO2+composite+cathode+alkaline+super-iron+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries.</a> Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).</li>
<li>Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+Specific+Power+Electrochemistry%2C+Exemplified+by+Al%2FMnO4-+and+Cd%2FAgO+Redox+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).</li>
<li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aluminum%2FSulfur+Battery+Discharge+in+the+High+Current+Domain%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain.</a> J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).</li>
<li>Gao, X. -P., Yang, H. -X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-electron+materials+for+high+energy+density+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+and+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Multi-electron materials for high energy density batteries.</a> Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).</li>
<li>Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Borides%3A+Competitive+High+Capacity+Anode+Materials+for+Aqueous+Primary+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State%22%5BJournal%5D)">Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).</li>
<li>Licht, S., Yu, X., Qu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+Alkaline+Redox+Couple%3A+Chemistry+of+the+Fe6%2B%2FB2-+Super-iron+Boride+Battery%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery.</a> Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).</li>
<li>Licht, S., Wu, H., Yu, X., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renewable+Highest+Capacity+VB2%2FAir+Energy+Storage%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage.</a> Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).</li>
<li>Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+Facilitated+Charge+Transfer+and+Voltage+of+a+High+Capacity+VB2+Anode%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode.</a> Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).</li>
<li>Licht, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-VB2+Synthesis+from+Elemental+Vanadium+and+Boron%3A+Nano-VB2+Anode%2FAir+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State+Letters%22%5BJournal%5D)">Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).</li>
</ol>

Os autores, Chris Rhodes, Ruben Lopez, Xuguang Li, Mahesh Waje e Mateus Mullings são funcionários da Lynntech Inc.

A construção da VB 2 / bateria ar, desta forma fornece a capacidade de estudar e investigar os onze elétrons por molécula de transferência de carga que ocorre, permitindo a possibilidade de uma nova bateria de alta capacidade. Se os resultados obtidos não demonstraram resultados reprodutíveis, assegurar que todo o material do ânodo de zinco foi removido a partir da bateria, que existe uma dispersão uniforme do material activo na tampa, e que as células são adequadamente coladas, sem quaisquer fugas. Se o prob...

Diboreto de vanádio como um ânodo tem entre a maior capacidade de carga volumétrico de qualquer material do ânodo. Este protocolo apresenta um método para estudar este material fascinante. Zinco metálico tem sido o material do ânodo predominante em sistemas primários aquosos, devido à alta volumétrica de dois elétrons do metal de zinco e gravimétricos capacidade de armazenamento de carga de 5,8 Kah L -1 e 820 Ah kg -1, respectivamente. * A bateria de zinco-carbono, conhecido como a célula Leclanché, foi introduzido pela primeira vez no século 19, combinando um ânodo de zinco com um dióxido de manganês (carbono coletor de corrente) cátodo em um eletrólito de cloreto de 1. A bateria alcalina comum utiliza o mesmo casal, mas substitui o eletrólito cloreto com um eletrólito de hidróxido alcalino aquoso. Juntos, zinco-carbono e pilhas alcalinas são a maioria de baterias primárias vendido 1. Quando o bióxido de manganês na célula alcalina é substituídopor um cátodo de ar, as capacidades de armazenamento de energia substancialmente mais elevados são atingidos. Esta bateria de zinco-ar utiliza o oxigênio do ar, e é comumente encontrado em baterias de aparelhos auditivos 1-3. A nossa busca de maior capacidade de armazenamento da bateria tem incidido sobre os materiais que podem ser transferidos vários elétrons por molécula 4-11. Entre a grande variedade de pares redox que exploramos, VB 2 destaca-se como um ânodo alcalino extraordinário capaz de liberar 11 elétrons por VB 2, com capacidade volumétrica e gravimétrica de 20,7 Kah L -1 e 4060 Ah kg -1, respectivamente. * Em 2004, Yang e colaboradores relataram a descarga de VB 2, mas também documentou o domínio estendido no qual VB 2 é suscetível à corrosão em meios alcalinos 12. Em 2007, relatou que um revestimento nas VB duas partículas impede essa corrosão 13, levando a demonstração da VB 2 ar / battery em 2008 14. Neste artigo, apresentamos um protocolo usado para investigar novos sistemas de metal / ar que empregam a tecnologia já desenvolvida para a célula de zinco / ar como aplicado ao VB 2 / câmara de ar. Um nanoscopicVB ânodo 2 é apresentado como um ânodo de alta densidade de energia de alta energia capaz de exibir uma reacção de oxidação de onze electrões aproximando a capacidade intrínseca teórica de 4060 Ah kg -1 em aumento da tensão da bateria e da capacidade de carga da bateria. A VB 2 / ar par usa um electrólito alcalino de KOH / NaOH, que emprega o mesmo cátodo de oxigénio do ar extraído a partir da célula de zinco / ar 1. O eletrocatalisador cátodo de carbono não é consumida durante a descarga. Existe uma necessidade para uma maior compreensão da VB 2 / sistema de ar, a fim de melhorar ainda mais o desempenho da célula. As propriedades eo desempenho de nanoscopic VB dois materiais podem ser exploradas usando tele configuração de célula da célula de zinco / ar 15,16. Electrochemical testes podem ser realizados para nanoscopic 2 VB para comparar o desempenho por meio da eficiência por cento em várias taxas.

<table><tbody><tr><td colspan="4">MATERIAIS</td></tr><tr><td>Boro</td><td>Alfa Aesar</td><td>11337</td><td></td></tr><tr><td>Éter Dietílico</td><td>J.T. Baker</td><td>9244-06</td><td>4L</td></tr><tr><td>Epoxy</td><td>Loctite</td><td></td><td>Heavy Duty 5 min tempo de configuração</td></tr><tr><td>Álcool Isopropílico</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Panasonic 675 Célula de Zinco/Ar Panasonic </td><td></td><td>PR675H</td><td>Feito no Japão ( não alemão)</td></tr><tr><td>C-NERGY Super C65</td><td>Timcal</td><td></td><td>Graphitic carbon black</td></tr><tr><td>Vanadium</td><td>Aldrich</td><td>262935</td><td></td></tr><tr><td>Vanadium Diboride</td><td>American Elements</td><td>12007-37-3</td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de Zircônio</td><td>Spectrum</td><td>Z20001</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPTMENT</td></tr><tr><td>50-mL frasco de fundo redondo</td><td>Fisher Scientific Co LLC</td><td>CG151001</td><td></td></tr><tr><td>Alicate de corte diagonal</td><td>Loja</td><td></td><td></td>de ferragens</tr><tr><td>Placa quente/agitada</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS 7</td><td></td></tr><tr><td>Porta-luvas</td><td>Labconco</td><td>Precision Basic</td><td></td></tr><tr><td>Dez bolas de carboneto de tungstênio de 10 mm</td><td>Lab Synergy</td><td>55.0100.08</td><td></td></tr><tr><td>Frasco de fresagem de carboneto de tungstênio</td><td>Lab Synergy</td><td>50.8600.00</td><td></td></tr><tr><td>Lâmina de barbear</td> Loja <td></td><td></td><td>de ferragens</td></tr><tr><td>Retsch PM 100 moinho de bolas planetárias</td><td>Retsch</td><td>205400003</td><td></td></tr><tr><td>Barra de agitação</td><td>VWR International</td><td>58947-140</td><td></td></tr></tbody></table>

fabricação de vb<sub&gt; 2</sub&gt; / ar células para electrochemical teste

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Uma técnica para investigar as propriedades e desempenho de novos sistemas de bateria multieletrônicos metal / ar é proposta e apresentada. Um método para sintetizar nanoscopic VB 2 é apresentada, bem como um procedimento passo-a-passo de aplicação de um revestimento de óxido de zircónio para as duas partículas VB para a estabilização no momento da alta. O processo de desmontagem de pilhas de zinco / ar existentes é mostrada, na construção de adição do novo eléctrodo de trabalho para substituir o zinco / ar de ânodo da célula convencional com um a nanoscopic VB 2 ânodo. Finalmente, a alta do VB completou 2 / bateria de ar é relatada. Nós mostramos que a utilização da célula de zinco / ar, como um banco de ensaio é útil para fornecer uma configuração consistente para estudar o desempenho de alta energia de alta capacidade nanoscopic VB 2 ânodo.

Teste electroquímico é realizado para determinar o desempenho de VB 2 / ar baterias. Os resultados obtidos para várias células fornecem evidência para a reprodutibilidade do desempenho da célula. Figura 1 compara a VB 2 / baterias de ar durante uma 3000 ohm (esquerda) e 1000 ohm (à direita) de descarga. Note-se que a tensão de descarga, bem como a fracção de 4,060 kg -1 Ah capacidade intrínseca é maior com a nanoscopic VB 2 ânodo comparado com o ânodo de célul...

Um protocolo para o estudo é apresentado de metal multieletrônicos / sistemas de baterias de ar, usando a tecnologia anterior, desenvolvido para a célula de zinco / ar. Teste electroquímico é então realizada nos baterias fabricados para avaliar o desempenho.

Fabricação de VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Ar Células para Electrochemical Teste

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

O objetivo geral do experimento a seguir é demonstrar de forma reprodutível uma bateria metal-ar de alta capacidade utilizando diboreto de vanádio como material de ânodo. Isso é alcançado pela síntese de diboreto de vanádio em escala nanométrica, que pode liberar até 11 elétrons por molécula, substituindo o metal zinco de baixa capacidade em uma célula convencional de zinco-ar, que pode liberar apenas dois elétrons por molécula. Como segundo passo, uma célula convencional de zinco-ar é desmontada para permitir a remoção do material do ânodo.Em seguida, a célula é remontada com diboreto de vanádio e suas características de descarga são medidas. São obtidos resultados sobre o desempenho e a eficiência do anodo de bateria de ar de diboreto de vanádio. Em comparação com um máximo teórico, uma plataforma de teste uniforme demonstra de forma reprodutível uma alta densidade de energia para materiais de anodo de bateria de ar de diboreto de vanádio.A principal vantagem desta técnica em relação a métodos existentes, como a optometria com três eletrodos, é que ela permite investigar diretamente o material do ânodo e estudar suas características. Este método ajuda a responder perguntas fundamentais na área de armazenamento com múltiplos elétrons, fornecendo um caminho direto para testar e estudar novos materiais. Geralmente, indivíduos novos nesta técnica enfrentam dificuldades com a desmontagem da célula comercial de zinco-ar, que é bastante intricada.Esse processo deve ser realizado com bastante delicadeza. O IDE nanoscópico de vanádio é sintetizado por moagem em moinho de bolas. Para iniciar a limpeza, coloque um frasco de moagem de carbeto de tungstênio de 50 mililitros e 10 bolas de carbeto de tungstênio de 10 milímetros para secar ao ar em uma estufa a 100 graus Celsius durante uma hora.Quando estiver frio, limpe cuidadosamente o interior do frasco de moagem para garantir que não reste resíduo algum. Em seguida, purifique a câmara de antessala de uma caixa de luvas com argônio três vezes, durante 10 minutos cada. Depois, transfira as bolas do frasco de moagem e uma espátula limpa para dentro da caixa de luvas preenchida com argônio.Pese os pós de vanádio e boro em uma proporção molar de um para dois no frasco de moagem. Adicione as esferas ao frasco de moagem e feche-o. Remova o frasco de moagem da caixa de luvas e coloque-o em um moinho de bolas planetário.Regule o moinho para 600 RPM e moa durante quatro horas. Deixe o frasco do moinho esfriar até a temperatura ambiente antes de removê-lo do moinho de bolas. Novamente, purgue a câmara de antepressão de uma caixa de luvas com argônio três vezes, por 10 minutos cada vez, e transfira o frasco do moinho, um frasco de fundo redondo, filme de parafina, espátula e uma barra de agitação magnética para a caixa de luvas.Para aplicar o revestimento de óxido de zircônia ao diboreto de vanádio. Primeiro, use uma espátula para raspar as paredes do frasco de moagem até que a maior parte da massa inicial tenha sido recuperada em um barco de soro. Pese o diboreto de vanádio nano e transfira-o para um balão de fundo redondo.Pese 3,5% em peso de cloreto de zircônio em relação ao diboreto de vanádio coletado e adicione o pó ao frasco. Coloque um bastão de agitação magnético no frasco e feche o frasco. Usando filme de parafina.Retire o frasco da caixa de luvas. Use uma seringa de 10 mililitros para transferir 10 mililitros de éter dietílico para o frasco. Cubra rapidamente o orifício criado pela seringa com um pedaço adicional de filme.Coloque o frasco em uma placa de agitação e misture por uma hora em velocidade média. Após uma hora, utilize um evaporador rotativo para evaporar o éter dietílico remanescente do diboreto de vanádio nano até que pareça seco. Uma vez completamente seco, colete-o para uso.Neste ponto, obtenha oito molar de hidróxido de potássio recém-preparado, um eletrólito de hidróxido de sódio composto por quatro molar de hidróxido de potássio e quatro molar de hidróxido de sódio. Abra uma célula de zinco-ar utilizando alicate de corte diagonal para fazer um corte na borda da cápsula da célula tipo moeda. Em seguida, dobre as bordas externas da borda para fora.Contorne completamente a célula duas vezes, momento em que ela deverá abrir com facilidade. Use uma lâmina de barbear para empurrar lentamente as bordas da tampa e forçar suavemente a abertura da célula. Tenha paciência e cuidado para não danificar ou rachar nenhuma parte durante o procedimento.Uma vez que a célula seja separada em duas partes, na parte inferior, que contém um separador e a tampa, utilize uma lâmina de barbear para remover suavemente o máximo possível do material do ânodo de zinco de ambas as partes. Não raspe a parte inferior. É importante não danificar nenhuma das partes.Use um cotonete para limpar cuidadosamente o zinco remanescente e os resíduos do fundo da tampa e do separador. Limpe a tampa e a parte externa da célula com álcool isopropílico. Inicie a fabricação dos eletrodos pesando 1,2 miligrama de vanádio diboreto revestido com zircônio por eletrodo.Transfira isso para um almofariz e pistilo. Adicione uma massa de negro de carbono IC equivalente a 30% do material anódico total ao almofariz e pistilo e triture por 30 minutos. Quando a trituração estiver concluída, certifique-se de que não existem grandes aglomerados visíveis de material antes de coletar o pó.Transfira aproximadamente 1,7 miligramas da mistura em pó 70 30 por tampa de eletrodo limpa para a tampa. Com uma espátula, adicione uma única gota de álcool isopropílico a cada tampa e gire o pó com uma ponta fina até que não haja grumos e a suspensão esteja uniformemente distribuída sobre a parte superior da tampa.Deixe os eletrodos secarem por 30 minutos. Em seguida, posicione cada célula com sua tampa virada para baixo ao lado de sua base correspondente. Inspecione cada tampa para garantir que o material do ânodo esteja uniformemente distribuído e não apresente rachaduras.Adicione 27 microlitros da mistura eletrolítica a cada base. Utilize um cotonete e toque suavemente uma vez nas bases para remover cuidadosamente o excesso de eletrólito. Pegue cuidadosamente cada base, vire-a e coloque-a sobre a tampa, de modo que o material anódico entre em contato com o eletrólito.Aplicar pressão e selar utilizando um epóxi de secagem rápida. Uma vez concluído o processo de fabricação, colocar as células em uma bancada de descarga e deixá-las em repouso por 10 minutos para garantir a equilibração antes da descarga. Em seguida, realizar uma medição do potencial de circuito aberto.Em seguida, meça a descarga de uma célula com uma carga constante de 3000 ohms utilizando um testador de baterias. Representados aqui estão os resultados de várias células durante uma descarga sob uma carga de 3000 ohms. O eixo vertical mostra a tensão.O eixo horizontal mostra a eficiência de descarga, que é uma porcentagem da capacidade teórica máxima de 4.060 amperu hora por quilograma à potência menos um. As curvas superiores correspondem a células com diboreto de vanádio nanoscópico. Essas apresentam tensões de descarga mais altas e maior capacidade intrínseca em comparação com as curvas inferiores, que correspondem a células com diboreto de vanádio macroscópico.Um gráfico semelhante é mostrado aqui para uma carga de 1000 ohms. Novamente, as células com o material nanoscópico apresentam melhor desempenho. Ambas as figuras fornecem evidências da reprodutibilidade dos resultados.Este gráfico mostra a tensão como função do tempo para uma célula com diorito de vanádio macro em azul, comparada com o desempenho da célula vazia em vermelho. Esses dados mostram a descarga de uma célula contendo 20 miliampères-hora de material de ânodo de zinco. Para realizar esta medição.Uma célula de bateria de zinco foi primeiro esvaziada e, em seguida, o zinco foi reintroduzido. Isso demonstra a adequação da bateria limpa como uma plataforma de teste para o ânodo de diorito de vanádio. Aqui, a curva da célula macro de diorito de vanádio em verde é comparada a uma célula com um ânodo contendo apenas carbono compactado.Esta imagem final mostra o desempenho de uma célula de diorito de vanádio com impurezas intencionais de zinco. Na nota do nó, observam-se os patamares de descarga. A ausência desses patamares nas células produzidas com o protocolo é evidência de que elas não contêm contaminação significativa por zinco.Ao seguir este procedimento, outros métodos, como a espectroscopia de impedância elétrica, podem ser realizados para responder perguntas adicionais, como a resistência interna no eletrólito e no material antic.

fabrication-of-vb2air-cells-for-electrochemical-testing

Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Este protocolo descreve como gerar eletrodos de fibra de carbono. Os eletrodos são posteriormente usados ​​para detectar liberação de catecolaminas a partir de vesículas com amperometria fibra de carbono.

Fabricação de eletrodos amperométrica

Um protocolo para construir e testar células moedas de baterias de íon de lítio é descrito. Os procedimentos específicos de fazer um eléctrodo de trabalho, preparando-se um contra-eléctrodo, a montagem de uma célula dentro de um caixa de luvas e testando a célula são apresentados.

Construção e Teste de Pilhas da moeda de baterias de lítio

Nós descrevemos o projeto e construção de uma célula eletroquímica para o exame de materiais de eletrodos utilizando in situ de difracção de neutrões (NPD). Nós comentar brevemente alternativo em projetos de celulares NPD situ e discutir métodos de análise do correspondente em dados da NPD situ produzidos usando esta célula.

In Situ Neutron Powder Diffraction uso das baterias de íon-lítio sob medida

Um protocolo para o teste eletroquímico de uma bateria aprótica de Li-O2 com a preparação de eletrodos e eletrólitos e uma introdução dos métodos de caracterização frequentemente usados é apresentado aqui.

Protocolo de Eletroquímica Teste e Caracterização de aprótico Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; bateria

Estresse osmótico afeta a exocitose e a quantidade de neurotransmissor liberado durante este processo. Demonstramos como combinando métodos eletroquímicos juntamente com microscopia eletrônica de transmissão pode ser usado para estudar o efeito da pressão osmótica extracelular na atividade de exocitose, vesículas quantal tamanho e a quantidade de neurotransmissor liberado durante a exocitose.

O efeito do estresse osmótico em vesículas secretoras e exocitose de monitoramento

Aqui, apresentamos um protocolo para a fabricação e a preparação de uma célula de líquido de grafeno em situ observação microscopia eletrônica transmissão, juntamente com uma síntese dos materiais de eletrodo e testes de célula de bateria eletroquímica.

Preparação de células de líquido de grafeno para a observação do Material da bateria de lítio-íon

Este artigo descreve um processo de fabricação rápido e simples de materiais compostos eletromecânicos iônicos ativos para atuadores em aplicações biomédicas, biomiméticas e robótica macia. Os principais passos de fabricação, sua importância para as propriedades finais dos atuadores, e algumas das principais técnicas de caracterização são descritos em detalhes.

Fabricação de atuadores macios eletromecanicamente ativos à base de carbono

Apresentamos aqui um método para fenótipo mecânico de células individuais usando uma plataforma microfluídica baseada em eletrônica chamada detecção de mechano-node-pore (mechano-NPS). Esta plataforma mantém um rendimento moderado de 1-10 células/s enquanto mede as propriedades biofísicas elásticas e viscosas das células.

Mechano-Node-Pore Sensing: Uma plataforma rápida e sem rótulos para medições viscoelásticas de célula única multiparâmetro

O protocolo descreve como monitorar eventos eletroquímicos em nanopartículas individuais usando espectroscopia de espalhamento Raman e imagens aprimoradas por superfície.

Rastreando Eletroquímica em Nanopartículas Únicas com Espectroscopia e Microscopia de Espalhamento Raman Intensificado por Superfície

Apresentamos aqui um protocolo para testes de fadiga mecânica no caso de hemácias humanas usando uma abordagem de eletrodeformação modulada por amplitude. Esta abordagem geral pode ser usada para medir as mudanças sistemáticas nas características morfológicas e biomecânicas de células biológicas em uma suspensão por deformação cíclica.

Eletrodeformação modulada em amplitude para avaliação da fadiga mecânica de células biológicas

Aprenda a fabricar células de ar com diboreto de vanádio para testes eletroquímicos em sistemas de armazenamento de energia. Este método permite avaliar a alta densidade energética de baterias metal/ar com múltiplos elétrons.

Fabricação de VB

Explorar mais vídeos