Search academic texts

Information × Registration Number 0824U001411, PhD dissertation Status Доктор філософії Date 21-06-2024 popup.evolution . Title Mechanisms of charge accumulation by asymmetric systems based on carbon material different morphology and structure. Author Oleh M. Ivanichok, popup.head Ivan M. Budzulyak popup.opponent Yurii V. Yavorskyi popup.opponent Fedir O. Ivashchyshyn popup.review Ivan P. Yaremiy popup.review Liubov S. Yablon Description Об’єкт дослідження: структура і морфологія пористих вуглецевих матеріалів та процеси накопичення заряду в електрохімічних конденсаторах, сформованих на їх основі. Мета дослідження: встановлення взаємозв’язків між умовами активації, структурно-морфологічними характеристиками пористих вуглецевих матеріалів та питомими ємнісними і енергетичними параметрами електрохімічних конденсаторів симетричної і асиметричної конфігурації, сформованих на їх основі; з’ясувати особливості перебігу електрохімічних процесів в асиметричних конденсаторах, сформованих на основі отриманих матеріалів. Опис методології/методики дослідження. Для досягнення мети поставлених задач використовувалися взаємодоповнювальні та взаємоконтролювальні методи, а саме: адсорбційна порометрія, скануюча електронна мікроскопія, комбінаційне розсіювання світла, Х-променевий флуоросцентний аналіз, малокутове Х-променеве розсіювання, імпедансна спектроскопія, циклічна вольтамперометрія, хронопотенціометрія, засоби візуалізації та математичної обробки експериментальних даних. Спеціальні інструменти та апаратура: сорбометр Quantachrome Nova 2200e, скануючий (растровий) електронний JSM-7600F, спектрометр комбінаційного розсіювання світла Horiba Jobin-Yvon T64000, Х-променевий флуоресцентний спектрометр Expert 3L, Х-прменевому дифрактометрі Shimadzu XRD-7000, імпедансний спектрометр Autolab PGSTAT. Програмне забезпечення, яке використовувалось під час опрацювання отриманих даних або для проведення дослідження: Quantachrome NovaWin 11.0., Match, FRA2, ZView-2, MS Excel 2016, OriginPro 2018. Теоретичні і практичні результати: практичне значення дослідження полягає в тому, що запропоновано методи отримання пористих вуглецевих матеріалів, які можуть застосовуватися для формування електродів електрохімічних конденсаторів симетричного і асиметричного типу. Новизна: Оптимізовані умови і режими отримання пористого вуглецевого матеріалу. Показано, що в залежності від температури та тривалості активації вуглецеві матеріали володіють різною морфологією та розподілом пор за розмірами. Вперше встановлено залежність середнього розміру графітових фрагментів від температури карбонізації і показано, що зменшення середнього поперечного розміру графітових фрагментів від 9,86 нм до 8,02 нм відбувається у процесі карбонізації в діапазоні температур 400 - 800 °С, а підвищення температури карбонізації призводить до зростання розміру графітових частинок. Встановлено, що збільшення тривалості активації ПВМ при 400 °С призводить до зменшення як товщини, так і бічних розмірів кристаліту графіту. Показано, що термічна активація сприяє розвитку його мезопористої структури з відносним вмістом мезопор близько 75-78 % і середнім діаметром пор ~ 5 нм та дозволяє збільшити питому поверхню SBET вихідного ПВМ приблизно в 2 рази. З’ясовано, що збільшення температури карбонізації біомаси призводить до зменшення питомого опору отриманого вуглецевого матеріалу більше ніж на 8 порядків. Встановлено, що змінюючи температуру хімічної активації ортофосфорною кислотою вихідної сировини (біомаси), отримано мезопористі вуглецеві матеріали з питомою поверхнею 734 - 1385 м2/г, які володіють питомими ємнісними характеристиками 122 - 140 Ф/г при струмах розряду 5 - 100 мА. Сформовано макети асиметричних електрохімічних конденсаторів та досліджено їх питомі ємнісні характеристики в 33 % водному розчині КОН. Показано, що збільшуючи масу аноду для збалансування заряду, накопиченого на електродах можна покращити питомі ємнісні характеристики електрохімічних конденсаторів на ~ 15 %. Запропоновано методики синтезу та модифікації матеріалів, які можуть використовуватися як електродні матеріали в пристроях накопичення та генерації електричної енергії. Сформовано асиметричні суперконденсатори та показано перспективність використання отриманих вуглецевих матеріалів для даних пристроїв. Ефективність впровадження: отримані матеріали мають перспективу використання у пристроях генерації та накопичення електричної енергії. Галузь використання: енергетика, електроніка, матеріалознавство. Registration Date 2024-04-02 popup.nrat_date 2024-06-26 Close