Name: VB Fabrikasyon 2 / Hava Hücreleri (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-05T01:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: Öğrenin, vanadyum diborür anot malzemesi kullanarak yüksek kapasiteli metal/hava batarya üretimini. Elektrokimyasal testlerle enerji depolama sistemlerinde verimlilik ve enerji yoğunluğunu değerlendirin.

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

Yazarlar bu proje finansmanı için Ulusal Bilim Vakfı Ödülü 1006568 kabul etmek istiyorum.

1. Hazırlık Nano-VB 2 Ortaölçek VB 2 doğrudan 1:2 mol oranı top-freze ile element vanadyum ve bor sentezlenir. <ol><li> 50 ml&#39;lik bir tungsten karbür freze kavanoz ve on 10-mm sert metal topları temizleyin. ° C&#39;de 1 saat boyunca tüm suyu sağlamak için 100 ° C&#39;deki bir fırında hava altında kuru buharlaştı. </li><li> Kalıntı görünür ise adımı 1.1 tekrarlayın, hiçbir kalıntı kalmasını sağlamak için freze kavanozun içini silerek temizleyin. </li><li> 10 dakika her zaman için argon 3x ile bir eldiven kutusunun antre temizleyin. Argon dolu torpido gözünün içine freze kavanoz, toplar ve temiz spatula aktarın. </li><li> 1:2 molar oranında vanadyum ve bor tozu tartılır, vanadyum 0.500 g ve freze kavanoza 0.212 g bor, topları ekleyin ve freze kavanoz mühür. </li><li> Torpido gözün-den kapalı freze kavanoz kaldırmak, 600 rpm ve 4 saat için değirmen için ayarlanmış bir gezegen bilyalı değirmen içine yerleştirin. </li><li> Completio sonraN, freze kavanoz Değirmenden çıkarmadan önce oda sıcaklığına soğumaya bırakın. </li><li> 10 dakika her zaman için argon 3x ile bir eldiven kutusunun antre temizleyin. Torpido gözü içine freze kavanoz, tabanı yuvarlak bir şişe, parafin filmi, spatula, ve manyetik karıştırıcı aktarın. </li><li> Aşağıdaki gibi hazırlanan nanoskopik VB 2 zirkonyum oksit kaplama uygulanır: <ol><li> İç torpido gözü daha önce başlangıç ​​kütlesinin toplu geri getirildi kadar freze kavanoz duvarlarına kazımak için bir spatula ile hazırlanan nano-VB 2 toplamak. Yuvarlak tabanlı bir şişe içine toplanan nano VB 2 tartılır ve aktarın. </li><li> Toplanan VB 2 ile karşılaştırıldığında, zirkonyum klorür, 3,5 ağırlık yüzdesi üzerinden tartılır ve daha sonra toplanan nano VB 2 içeren yuvarlak dipli bir şişeye tozu eklenir. </li><li> Şişeye bir manyetik karıştırma çubuğu ekleyip parafin filmi kullanılarak eldiven kutusundan kaldırmadan önce açıklığını kapatmak. Alternatif olarak,septum eşdeğer sonuçlar eldiven kutusundan yuvarlak tabanlı bir şişe kaldır kullanılmıştır. </li><li> 10 ml&#39;lik bir şırınga kullanılarak, yuvarlak dipli bir balona, ​​dietil eter 10 ml aktarın. Çabuk Parafilm ek bir parça ile birlikte parafin filmde şırınga ile oluşturulan delik kapsamaktadır. </li><li> Orta ayarda bir saat boyunca bir karıştırma plakası üzerinde şişeye karıştırın. </li><li> Bir saat sonra, nano-VB 2 kaplı Nano-VB 2 kuru görünene kadar, bir döner evaporatör veya benzeri diğer pompa konfigürasyon kullanılarak geri kalan dietil eter buharlaştırılması. </li><li> Nano-VB 2 kaplı Zr Tamamen kuruduktan sonra, toplamak. </li></ol></li></ol> 2. Elektrolit hazırlanması <ol><li> 4 M KOH, elektrolit olarak kullanım için 4 M NaOH çözeltisinin bir karışımı hazırlayın. (NOT: sadece yeterli birkaç hafta sürmesi olun gibi yeni hücre oluşturmak için gerekli tekrar). NaOH ve KOH Sulu hidroksit elektrolit koştu konsantrasyonu arasında değişen geçmişte araştırılmıştırdoymuş 8 M ging. 4 M NaOH ve 4 M KOH kombinasyonu saf NaOH elektrolit kullanarak önceki sonuçlarına göre marjinal geliştirilmiş yüksek oranda performans sağlar. </li></ol> 3. Çinko / Hava Piller sökülmesi Pil üreticisi ve model numarası hakkında ayrıntılı bilgi için Regents ve malzemelerin tabloya bakın. <ol><li> VB 2 / hava hücrelerinin daha sonra üretim için çinko / hava hücresi Açılış. <ol><li> Çapraz kesme pense kullanarak madeni para büyüklüğünde bir gövde dudak bir kesim oluşturun. </li><li> Dışa dudak kenarlı dış kıvırın. Iki kez hücre etrafında tamamen gittikten sonra, açmak için kolay olmalıdır. </li><li> Bir jilet kullanarak, yavaş yavaş kapağın kenarlarında yukarı itin, yavaşça hücre açmak zorlamak. NOT: Bu hücre açık almak için bir süre alabilir. Bu adımı yaparken herhangi bir çatlak ya da zarar vermemeye hasta ve dikkatli olun. Hücre bozulmadan kalması gerekecektir. </li></ol></li><li> Kullanılması için batarya hazırlanması <ol><li> Bir pil, iki parça (kapak ve alt) içine açıldıktan sonra yavaşça kapağından ve alt çinko anot malzemesi kaldırmak için başlar. </li><li> Jilet ile mümkün olduğunca çok katı çinko gibi çıkarın. Alt kazımak etmeyin, herhangi bir parça zarar önemlidir. Ayırıcı (alt) ve conta (iki) kolayca jilet ile başvuran çok fazla baskı ile delinmiş olabilir tek opak kaplama oluşturur. Ayırıcı delici hava katot zarar neden olur. Conta rahatsız Buna ek olarak, elektriksel olarak izole edilmesi için, hücre güvenilirliği kaybolur. </li><li> Bir pamuklu çubuk kullanarak dikkatli bir şekilde kapağı, alt ve ayırıcı geri kalan çinko ve artıkları silin. </li><li> Izopropil alkol ile hücrenin kapağı ve dış temizleyin. </li></ol></li></ol> 4. Bir 70/30 karışım, kuru bir 5 mAh çalışan elektrot hazırlanması <ol><li> Aktif madde olarak sentezlenmiş Zr kaplı nano-VB 2 kullanılarakve transfer bir havanda içine - al, (10 hücreleri aynı anda test edilir genellikle 5) fabrikasyon olarak elektrot başına 0.0012 g tartmak. </li><li> Harç içinde aktif malzeme, tartılmış VB 2, grafit karbon siyahı (her elektrot), 0.0005 g% 30 ekleyin ve havan tokmağı ve 30 dakika süreyle öğütmek. </li><li> Malzeme hiçbir büyük, görünür kümeleri vardır emin olun ve toz toplamak. </li><li> Bir spatula ile temiz elektrot kap başına 70/30-powder karışımın yaklaşık 0.0017 g tartılır. (Bir anda birden fazla hücre hazırlamak, aksi takdirde elektrot kap malzeme transferi). </li><li> Hiçbir kümeleri ve süspansiyon eşit kapağın üst kısmında dağıtılır kadar spatula ya da diğer küçük sivri uçlu her kapağı ve girdap toz izopropil alkol tek bir damla ekleyin. </li><li> Elektrotlar 30 dakika kurumasını bekleyin. </li></ol> 5. VB 2-Hava Hücre Montaj - Kuru Yöntem <ol><li> Çinko / ai gelen ters hücreleri arayaçalışma elektrot ile r hücre, kap, baş aşağı. </li><li> Iki sıra halinde, birinde kapaklar ve diğer ilgili dipleri - her bir hücrenin (10 test edilen 5) düzenleyin. Anot malzemesi yayılır ve kırık olmadığından emin olmak için her kapağı kontrol edin. </li><li> Her ayırıcı 4 M KOH / 4 M NaOH elektrolit karışımı 27 ul ekle. </li><li> Yavaşça alt içinde sadece bir kez dabbing pamuk kullanarak dipleri aşırı elektrolit çıkarın. </li><li> Dikkatle, dipleri her almak onlara teslim ve anodik malzeme elektrolit ile temas halinde olacak şekilde kapaklar üstüne koyun. </li><li> Basınç uygulayın ve hızlı kuruyan epoksi kullanarak mühür. </li></ol> 6. Nano-VB 2 / Hava Hücre Testi <ol><li> Üretim süreci tamamlandıktan sonra, bir deşarj raf veya pil tutucu yer hücreleri. </li><li> Her bir hücrenin hücre boşaltma önce denge sağlamak için on dakika arasında bir ilk adım, geri kalan izin verir. </li><li> DeşarjBir akü test cihazı kullanarak 3000 Ω sabit bir yük (ya da alternatif istenen yük) hücreleri. </li><li> Dengeleme adımından sonra, açık devre potansiyeli ölçüm yapılmalıdır. </li><li> 0.4 V bir durdurma gerilim ulaşana kadar daha sonra sabit bir yük altında boşaltın. </li><li> Coulomb verimliliği daha sonra 4.060 Ah on-elektron boşaltma kapasitesi -1 kg teorik anot göre ölçülen kapasite yüzde hesaplanabilir. </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>

Yazarlar, Chris Rodos, Ruben Lopez, Xuguang Li, Mahesh Waje ve Matthew Mullings Lynntech Inc çalışanları

Bu şekilde VB 2 / hava pil İnşaatı yeni yüksek kapasiteli pil için imkânı sağlayan, meydana molekül yük transferi başına on elektron çalışma ve soruşturma yeteneği sağlar. Eğer elde edilen sonuçlar, kapak üzerindeki aktif malzemenin eşit bir dağılım olduğu, çinko anot malzemesi tüm batarya çıkarıldı sağlamak, tekrarlanabilir sonuçlar gösteren değil, ve hücreler, uygun bir şekilde herhangi bir sızıntı olmadan yapıştırılır ki. Bir sorun oluşmaya devam ediyorsa, pilleri Japonya değil Almanya&#39;da yapılan Panas...

Bir anot olarak Vanadyum diboridi Herhangi bir anot malzemesi en yüksek hacimsel şarj kapasitesi arasında vardır. Bu protokol bu büyüleyici malzeme eğitim için bir yöntem sunar. Metalik çinko nedeniyle çinko metal yüksek iki elektron hacimsel ve 5.8 Kah L-1 ve sırasıyla 820 Ah kg-1, gravimetrik yük depolama kapasitelerine sulu birincil sistemlerde baskın anot malzemesi olmuştur. Olarak bilinen * çinko-karbon pil, Leclanche hücre, önce bir klorür elektrolit 1 bir manganez dioksit (karbon akım toplayıcı) katot ile bir çinko anot birleştirerek, 19. yüzyılda kullanılmaya başlandı. Ortak bir alkalin pil aynı çift kullanır, ancak sulu bir alkali hidroksit elektrotlu klorür elektrolit değiştirir. Birlikte çinko-karbon ve alkalin pil primer pillerin çoğunluğu oluşturan 1 sattı. Alkalin hücre içinde manganez dioksit katot değiştirildiğindebir hava katot tarafından, önemli ölçüde daha yüksek enerji depolama kapasiteleri elde edilir. Bu çinko-hava pil havadan oksijen kullanır, ve yaygın olarak 1-3 işitme yardım pillerde. Yüksek kapasiteli pil depolama için arama molekül 4-11 başına birden fazla elektron aktarabilirsiniz malzemeleri odaklanmıştır. Biz araştırdık redoks çiftler çok çeşitli arasında, VB 2 sırasıyla -1 kg 20.7 kah L-1 ve 4060 Ah hacimsel ve gravimetrik kapasiteleri ile, VB 2 başına 11 elektron salabilen olağanüstü alkalin anot olarak öne çıkıyor. * Giriş 2004, Yang ve arkadaşları VB 2 deşarj bildirilmiştir, ancak, VB 2 alkali ortam 12 korozyona karşı duyarlı olduğu uzun süreli etki belgelenmiştir. 2007 yılında, biz VB 2 parçacıklar üzerinde bir kaplama VB 2 / hava b gösteri yol açan, bu korozyon 13 önler bildirdi14, 2008 yılında attery. Bu yazıda, biz VB 2 / hava hücresi uygulanan daha önce çinko / hava hücresi için geliştirilen teknolojiyi kullanarak yeni metal / hava sistemleri araştırmak için kullanılan bir protokol mevcut. Bir nanoscopicVB 2 anot 4060 Ah teorik içsel kapasitesini yaklaşan bir on-elektron oksidasyon reaksiyonu sergileme yeteneğine sahip bir yüksek enerjili yüksek güç yoğunluğu anot olarak sunulmuştur artan akü voltajı ve akü yük kapasitesi de -1 kg. VB 2 / hava çift çinko / hava hücresi 1 çıkarılan aynı oksijen hava katot istihdam, KOH / NaOH bir alkalin elektrolit kullanır. Karbon electrocatalyst katot deşarj sırasında tüketilen değildir. Daha fazla hücre performansını artırmak için daha iyi anlaşılması amacıyla, VB 2 / pnömatik sistem için bir ihtiyaç mevcuttur. Ortaölçek VB 2 malzemelerin özellikleri ve performans t kullanılarak keşfedilebilirçinko / hava hücresi 15,16 o hücre yapılandırması. Elektrokimyasal test Ortaölçek VB 2 için yapılabilir çeşitli oranlarda yüzde verimlilik yoluyla performansını karşılaştırmak için.

<table><tbody><tr><td colspan="4">MATERIALS</td></tr><tr><td>Bor</td><td>Alfa Aesar</td><td>11337</td><td></td></tr><tr><td>Dietil Eter</td><td>J.T. Baker</td><td>9244-06</td><td>4L</td></tr><tr><td>Epoksi</td><td>Loctite</td><td></td><td>Ağır Hizmet Tipi 5 dk ayar süresi</td></tr><tr><td>İzopropil Alkol</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Panasonic 675 Çinko/Hava hücresi </td><td>Panasonic</td><td>PR675H</td><td>Japonya'da üretilmiştir ( Alman değil)</td></tr><tr><td>C-NERGY Süper C65</td><td>Timcal</td><td></td><td>Grafit karbon siyahı</td></tr><tr><td>Vanadyum</td><td>Aldrich</td><td>262935</td><td></td></tr><tr><td>Vanadyum Diborür</td><td>Amerikan Elementleri</td><td>12007-37-3</td><td></td></tr><tr><td>Zirkonyum Klorür</td><td>Spektrumu</td><td>Z20001</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">EQUIPTMENT</td></tr><tr><td>50-mL yuvarlak tabanlı şişe</td><td>Fisher Scientific Co LLC</td><td>CG151001</td><td></td></tr><tr><td>Çapraz kesme pensesi</td><td>Hırdavatçı</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sıcak/karıştırma plakası</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS 7</td><td></td></tr><tr><td>Torpido gözü</td><td>Labconco</td><td>Precision Basic</td><td></td></tr><tr><td>On 10 mm tungsten karbür bilyeler</td><td>Lab Synergy</td><td>55.0100.08</td><td></td></tr><tr><td>Tungsten karbür freze kavanozu</td><td>Lab Synergy</td><td>50.8600.00</td><td></td></tr><tr><td>Jilet</td>, <td>Hırdavatçı</td><td></td><td></td></tr>, <tr><td>Retsch, PM, 100, planet bilyalı değirmen</td>, <td>Retsch</td>, <td>205400003</td><td></td></tr>, <tr><td>Karıştırma çubuğu</td>, <td>VWR International</td><td>58947-140</td><td></td></tr></tbody></table>

vb fabrikasyon<sub&gt; 2</subelektrokimyasal test için&gt; / hava hücreleri

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Yeni çok-elektron metal / hava pil sistemlerinin özellikleri ve performans araştırmak için bir teknik teklif ve sunulmuştur. Nanoskopik VB 2 sentezlenmesi için bir yöntem olup deşarj üzerine sabitlenmesi için VB 2 parçacıklara bir zirkonyum oksit kaplama uygulamak için hem adım adım prosedürü olarak sunulmuştur. Mevcut çinko / hava hücreleri sökülmesi için süreci bir Ortaölçek VB 2 anot ile geleneksel çinko / hava hücresi anot yerine yeni çalışma elektrot ek inşaat, gösterilir. Son olarak, tamamlanan VB 2 / hava boşalması bildirilmektedir. Biz bir test yatağı olarak çinko / hava hücre kullanarak yüksek enerjili yüksek kapasiteli Ortaölçek VB 2 anot performansını incelemek için tutarlı bir yapılandırma sağlamak için yararlı olduğunu göstermektedir.

Elektrokimyasal test VB 2 / hava pil performansını belirlemek için yapılır. Birden fazla hücre için elde edilen sonuçlar, hücre performans tekrarlanabilirlik için kanıt. Şekil 1, 3000 ohm (solda) ve 1000 ohm (sağ) deşarj sırasında VB 2 / hava piller karşılaştırır. Boşaltma gerilimi hem de 4.060 Ah fraksiyonu -1 içsel kapasitesi kg Not makroskopik VB 2 anot hücreye kıyasla nanoskopik VB 2 anot daha yüksektir, ve bu hücre, aynı zamanda daha yüksek bir...

Bir protokol çinko / hava hücresi için geliştirilen önceki teknolojisini kullanarak çoklu elektron metal / hava pil sistemlerinin çalışma sunulmuştur. Elektrokimyasal test sonra performansını değerlendirmek için fabrikasyon pil ile gerçekleştirilir.

VB Fabrikasyon<sub&gt; 2</subElektrokimyasal Test için&gt; / Hava Hücreleri

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

Aşağıdaki deneyin genel amacı, anot malzemesi olarak vanadyum diborür kullanan yüksek kapasiteli bir metal hava pilini tekrarlanabilir şekilde göstermektir. Bu, molekül başına yalnızca iki elektron salabilen geleneksel bir çinko hava hücresindeki düşük kapasiteli çinko metalinin yerine, molekül başına 11 elektrona kadar salınım yapabilen nano vanadyum diborür sentezlenerek gerçekleştirilir. İkinci adım olarak, anot malzemesinin çıkarılmasına izin vermek için geleneksel bir çinko hava hücresi demonte edilir.Ardından, hücre vanadyum diborür ile yeniden birleştirilir ve deşarj özellikleri ölçülür. Vanadyum diborür hava pilinin performansı ve verimliliğine ilişkin sonuçlar elde edilir. Teorik bir maksimum ile karşılaştırıldığında, standart bir test düzeneği, vanadyum diborür hava pili anot malzemeleri için tekrarlanabilir şekilde yüksek bir enerji yoğunluğu sergilemektedir.Bu tekniğin üç elektrotlu optometri gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, anot malzemesini doğrudan incelemenize ve özelliklerini araştırmanıza olanak tanımasıdır. Bu yöntem, yeni malzemeleri test etmek ve incelemek için basit bir yol sunarak çoklu elektron depolama alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olur. Genel olarak, bu tekniğe yeni başlayan kişiler, oldukça karmaşık olan ticari çinko-hava pilinin sökülmesi aşamasında zorluk yaşayacaklardır.Bu işlem oldukça hassas bir şekilde gerçekleştirilmelidir. Nanoskopik Vanadyum IDE, bilyalı öğütme yoluyla sentezlenir. Temiz bir başlangıç yapmak için, 50 mililitre tungsten karbür öğütme kavanozu ve 10 adet 10 milimetre tungsten karbür bilya, 100 derece Celsius sıcaklıktaki bir fırında bir saat boyunca havada kurutulur.Soğuduğunda, hiçbir kalıntı kalmadığından emin olmak için öğütme kavanozunun içini silerek temizleyin. Ardından, bir glove box'ın ön haznesini argon ile üç kez, her biri 10 dakika olacak şekilde temizleyin. Son olarak, öğütme kavanozunu, bilyaları ve temiz bir spatulayı argon dolu glove box'ın içerisine aktarın.Vanadyum ve bor tozlarını bir iki molar oranında öğütme kavanozuna tartarak ekleyin. Bilyeleri öğütme kavanozuna yerleştirin ve kapağını kapatın. Öğütme kavanozunu eldiven kutusundan çıkarın ve bir gezegenli bilyalı değirmene yerleştirin.Değirmeni 600 RPM'ye ayarlayın ve dört saat boyunca öğütün. Bilyalı değirmenden çıkarmadan önce öğütme kavanozunun oda sıcaklığına soğumasını bekleyin. Eldivenli bir kutunun (glove box) ön haznesini yeniden üç kez, her seferinde 10 dakika boyunca argon ile temizleyin; ardından öğütme kavanozunu, balon jojeyi, parafin filmi, spatulayı ve manyetik karıştırıcıyı eldivenli kutunun içine aktarın.Zirkonyum oksit kaplamayı vanadyum diboride uygulamak için; öncelikle, başlangıç kütlesinin büyük bir kısmı bir tartım kabına geri alınana kadar bir spatula yardımıyla öğütme kavanozunun duvarlarını kazıyın. Toplanan nano vanadyum diboride tartın ve bir balon jojeye aktarın.Toplanan vanadyum diboride miktarına oranla ağırlıkça %3,5 zirkonyum klorür tartın ve tozu balona ekleyin. Balonun içine manyetik karıştırma çubuğu yerleştirin ve balonu parafin film kullanarak kapatın.Balonu eldiven kutusundan çıkarın. Balona 10 mililitre dietil eter aktarmak için 10 mililitrelik bir şırınga kullanın. Şırınganın oluşturduğu deliği hızlıca ek bir film parçasıyla kapatın.Balonu bir manyetik karıştırıcı üzerine yerleştirin ve orta ayarda bir saat boyunca karıştırın. Bir saat sonra, nano vanadyum diborid kuru görünene kadar kalan dietil eteri uzaklaştırmak için döner buharlaştırıcı kullanın. Tamamen kuruduğunda, kullanım için toplayın.Bu aşamada, taze hazırlanmış sekiz molar potasyum hidroksit, dört molar potasyum hidroksit ve dört molar sodyum hidroksitten oluşan sodyum hidroksit elektroliti temin edin. Madeni para tipi hücre kılıfının dudağında bir kesik oluşturmak için yan keski kullanarak bir çinko hava hücresini açın. Ardından, dudağın dış kenarlarını dışa doğru kıvırın.Hücrenin çevresini tamamen iki kez dönün; bu noktada açılması kolaylaşacaktır. Kapak kenarlarını yavaşça yukarı itmek için bir jilet kullanın ve hücreyi nazikçe zorlayarak açın. Sabırlı olun ve bu adım sırasında herhangi bir parçaya zarar vermemeye veya çatlatmamaya dikkat edin.Hücre, ayırıcıyı ve kapağı içeren alt kısım olmak üzere iki parçaya ayrıldıktan sonra, bir jilet kullanarak her iki parçadaki çinko anot malzemesinin mümkün olduğunca fazlasını nazikçe temizleyin. Alt kısmı kazımayın. Herhangi bir parçaya zarar vermemek önemlidir.Bir pamuklu çubuk kullanarak kapak tabanındaki ve separatördeki kalan çinkoyu ve kalıntıları dikkatlice silin. Kapağı ve hücrenin dış kısmını izopropil alkol ile temizleyin. Elektrot başına 1,2 mg zirkonyum kaplı vanadyum diborür tartarak elektrotların hazırlanmasına başlayın.Bunu bir havana aktarın. Toplam anotik materyalin %30'una eşit kütlede IC karbon siyahını havana ekleyin ve 30 dakika boyunca öğütün. Öğütme işlemi tamamlandığında, tozu toplamadan önce görünür büyük materyal kümelerinin kalmadığından emin olun.Temiz bir elektrot kapağı başına yaklaşık 1.7 mg 70 30 toz karışımını, bir spatula yardımıyla kapağa aktarın. Her kapağa tek bir damla izopropil alkol ekleyin ve topaklanma kalmayana ve süspansiyon kapağın üst yüzeyine eşit şekilde dağılana kadar tozu küçük uçlu bir çubukla karıştırın.Elektrotların 30 dakika boyunca kurumasına izin verin. Ardından, kapağı ters çevrilmiş her bir hücreyi ilgili alt kısmının yanına yerleştirin. Anot malzemesinin eşit şekilde yayıldığından ve çatlak bulunmadığından emin olmak için her bir kapağı inceleyin.Her bir tabana 27 µL elektrolit karışımı ekleyin. Fazla elektroliti nazikçe temizlemek için bir pamuklu çubuk kullanın ve tabanlara bir kez dokundurun. Her bir tabanı dikkatlice alın, ters çevirin ve anotik materyal elektrolit ile temas edecek şekilde kapağın üzerine yerleştirin.Hızlı kuruyan bir epoksi kullanarak basınç uygulayın ve sızdırmazlığı sağlayın. Fabrikasyon işlemi tamamlandıktan sonra, hücreleri bir boşaltma rafına yerleştirin ve boşaltma öncesinde dengelenmeyi sağlamak için 10 dakika bekletin. Ardından, açık devre potansiyelini ölçün.Ardından, bir pil test cihazı kullanarak 3000 ohm sabit yük altında bir hücrenin deşarjını ölçün. Burada, 3000 ohm yük altında deşarj olan birkaç hücreye ait sonuçlar grafiğe dökülmüştür. Dikey eksen voltajı göstermektedir.Yatay eksen, 4.060 ampu hour kilogram to the minus one olan maksimum teorik kapasitenin yüzdesi şeklinde ifade edilen deşarj verimliliğini göstermektedir. Üstteki eğriler, nanoskobik vanadyum diborür içeren hücrelere karşılık gelmektedir. Bunlar, makroskobik vanadyum diborür içeren hücrelere karşılık gelen alttaki eğrilerle karşılaştırıldığında daha yüksek deşarj voltajları ve daha yüksek özgün kapasite sergilemektedir.1000 ohm yük için benzer bir grafik burada gösterilmiştir. Yine, nanoskopik malzeme içeren hücreler daha iyi performans sergilemektedir. Her iki şekil de sonuçların tekrarlanabilirliğine kanıt sunmaktadır.Bu grafik, mavi renkte makro vanadyum dioksit içeren bir hücre ile kırmızı renkte boş hücre performansının karşılaştırmalı olarak zamana bağlı voltaj değişimini göstermektedir. Bu veriler, 20 miliamper saat çinko anot malzemesi içeren bir hücrenin boşalmasını göstermektedir. Bu ölçümü gerçekleştirmek için.Bir çinko batarya hücresi önce boşaltılmış ve ardından çinko tekrar eklenmiştir. Bu, temizlenmiş bataryanın vanadyum diyorit anot için bir test düzeneği olarak uygunluğunu kanıtlamaktadır. Burada, yeşil renkle gösterilen makro vanadyum diyorit hücre eğrisi, sadece paketlenmiş karbon içeren bir anoda sahip hücre ile karşılaştırılmıştır.Bu son görüntü, kasıtlı olarak çinko safsızlıkları içeren bir vanadyum diorit hücresinin performansını göstermektedir. Düğüm notunda, deşarj platoları görülmektedir. Protokol ile üretilen hücrelerde bu platoların bulunmaması, hücrelerin önemli miktarda çinko kontaminasyonu içermediğinin kanıtıdır.Bu prosedür izlenerek, elektrolitteki ve anot malzemesindeki iç direnç gibi ek soruları yanıtlamak amacıyla elektriksel empedans spektroskopisi gibi diğer yöntemler gerçekleştirilebilir.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu protokol, karbon fiber elektrotlar oluşturmak anlatılmaktadır. Bu elektrotlar daha sonra, karbon fiber amperometri ile veziküller katekolamin sürüm algılamak için kullanılır.

Amperometrik Elektrotlar imalatı

Lityum iyon pillerin sikke hücreleri oluşturmak ve test etmek için bir protokol tanımlanmıştır. , Bir çalışan elektrot, bir karşı elektrot hale hazırlanması, bir glovebox içindeki bir hücre montajı ve hücre test prosedürleri spesifik sunulmaktadır.

İnşaat ve Lityum İyon pillerin Coin Hücre Testi

In situ nötron toz difraksiyonu (NPD) kullanılan elektrot maddelerinden incelenmesi için bir elektrokimyasal hücre tasarımı ve yapımı tarif etmektedir. Biz kısaca yerinde NPD hücre tasarımları alternatif yorumlamak ve bu hücre kullanılarak üretilen yerinde NPD verilerine karşılık gelen analiz yöntemlerini tartışmak.

Yerinde Nötron Toz Kırınım olarak Ismarlama Lityum-iyon Piller kullanma

Elektrotların ve elektrolitlerin hazırlanması ile aprotik bir Li-O2 pilin elektrokimyasal testi için bir protokol ve sık kullanılan karakterizasyon yöntemlerinin tanıtımı burada sunulmaktadır.

Protonsuz Li-O Elektrokimyasal Testi Protokol ve Karakterizasyonu<sub&gt; 2</sub&gt; Pil

Ozmotik stres ekzositozu ve bu işlem sırasında serbest nörotransmitter miktarını etkiler. Biz nasıl transmisyon elektron mikroskobu ile birlikte elektrokimyasal yöntemleri birleştirerek ekstraselüler ozmotik basınç etkisi ekzositozu etkinlik, vezikül quantal boyut ve serbest nörotransmitter miktarı incelemek için kullanılabileceğini göstermek ekzositozu sırasında.

Ozmotik stres etkisi salgı veziküller ve ekzositozu izleme

Burada, imalat ve in situ iletim elektron mikroskobu gözlem, bir sentez elektrot malzeme ve elektrokimyasal pil hücre testleri ile birlikte grafen sıvı hücre hazırlanması için bir iletişim kuralı mevcut.

Lityum-iyon pil malzeme gözlenmesi için Graphene sıvı hücreleri hazırlanması

Bu makalede, biyomedikal, biyomimetik ve yumuşak robotik uygulamalarında aktüatörler için iyonik elektromekanik olarak aktif kompozit malzemelerin hızlı ve basit bir üretim süreci açıklanmaktadır. Önemli üretim adımları, aktüatörlerin nihai özellikleri için önemi ve bazı ana karakterizasyon teknikleri ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Karbon Bazlı İonik Elektromekanik Aktif Yumuşak Aktüatörlerin İmalatı

Burada sunulan, mekano-düğüm-gözenek algılama (mekano-NPS) adı verilen elektronik tabanlı bir mikroakışkan platform kullanarak tek hücreleri mekanik olarak fenotiplemek için bir yöntemdir. Bu platform, hücrelerin hem elastik hem de viskoz biyofiziksel özelliklerini ölçerken 1-10 hücre / s'nin ılımlı verimini korur.

Mekano-Düğüm-Gözenek Algılama: Çok Parametreli Tek Hücreli Viskoelastik Ölçümler için Hızlı, Etiketsiz Bir Platform

Protokol, yüzeyi geliştirilmiş Raman saçılma spektroskopisi ve görüntüleme kullanarak tek nanopartiküller üzerindeki elektrokimyasal olayların nasıl izleneceğini açıklar.

Yüzeyle Geliştirilmiş Raman Saçılma Spektroskopisi ve Mikroskobu ile Tek Nanopartiküller Üzerinde Elektrokimyanın İzlenmesi

Burada, genlik modülasyonlu bir elektrodeformasyon yaklaşımı kullanan insan kırmızı kan hücreleri durumunda mekanik yorulma testi için bir protokol sunulmaktadır. Bu genel yaklaşım, döngüsel deformasyondan kaynaklanan bir süspansiyondaki biyolojik hücrelerin morfolojik ve biyomekanik özelliklerindeki sistematik değişiklikleri ölçmek için kullanılabilir.

Biyolojik Hücrelerin Mekanik Yorgunluğunu Değerlendirmek için Genlik Modülasyonlu Elektrodeformasyon

Öğrenin, vanadyum diborür anot malzemesi kullanarak yüksek kapasiteli metal/hava batarya üretimini. Elektrokimyasal testlerle enerji depolama sistemlerinde verimlilik ve enerji yoğunluğunu değerlendirin.

VB Fabrikasyon

Daha fazla video keşfet