Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0824U001411, Дисертація доктора філософії На здобуття Доктор філософії Дата захисту 21-06-2024 Статус Захищена Назва роботи Механізми накопичення заряду асиметричними системами на основі вуглецевого матеріалу різної морфології і структури. Здобувач Іванічок Олег Миколайович, Керівник Будзуляк Іван Михайлович Опонент Яворський Юрій Васильович Опонент Іващишин Федір Олегович Рецензент Яремій Іван Петрович Рецензент Яблонь Любов Степанівна Опис 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. Дата реєстрації 2024-04-02 Додано в НРАТ 2024-06-26 Закрити