Высокопроизводительная псевдоемкостная суспензия- электрод для проточных электрохимических конденсаторов

Rus

Eng

Высокопроизводительная псевдоемкостная суспензия-электрод для проточных электрохимических конденсаторов в исследованиях команды ученых из Института нанотехнологий Университета Дрекселя, США ( DNI, Drexel University, USA)

Electrochimica Acta,Volume 111, 30 November 2013, Pages 888–897

Рис.1 Схема работы электрохимического потокового конденсатора

A High Performance Pseudocapacitive Suspension Electrode for the Electrochemical Flow Capacitor

Kelsey B. Hatzell^a,Majid Beidaghi^a,Jonathan W. Campos^a,Christopher R. Dennison^a^,^b,Emin C. Kumbur^b^,Yury Gogotsi^a^,¹^,

^a A. J. Drexel Nanotechnology Institute, Department of Materials Science and Engineering, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, USA
^b Electrochemical Energy Systems Laboratory, Department of Mechanical Engineering and Mechanics, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, USA

Рис.2. SEM снимок шариков активированного углерода

Электрохимические потоковые конденсаторы (EFC) являются новой технологией для накопления энергии сетевого масштаба. Данная технология основана на фундаментальных принципах суперконденсаторов.

EFC сочетают в себе преимущества суперконденсаторов и потоковых батарей поскольку они способны на быструю зарядку/разрядку, а также имеют длительный срок службы, обеспечивая хранение энергии и высокую удельную мощность, оптимизированные для требуемого применения.

Fig. 4. Capacitance as a function of changing concentrations of p-phenylenediamine and sweep rates ranging from 2 mV s−1 to 100 mV s−1. Fig. 3. Standard two-proton/two-electron oxidation and reduction reaction of p-phenylenediamine to p-phenylenediimine. (dark grey, dark blue and white correspond to carbon, nitrogen and hydrogen atoms). Уникальный аспект электрохимического потокового конденсатора EFC состоит в том, что в нем используется текучая углеродная суспензия-электролит для емкостного накопления энергии. Как и в традиционных электродах суперконденсаторов, эта водная суспензия ограничена с точки зрения плотности энергии, по сравнению с батареями. Чтобы устранить это ограничение, авторы статьи исследовали псевдоемкостную добавку для увеличения емкости.

Углеродная суспензия-электролит, полученная из п-фенилендиамина (PPD), окислительно-восстановительного медиатора, показывает повышенную емкость порядка 86% по сравнению с электролитами КОН и 130%-ное увеличение по сравнению с ранее нейтральным электролитом на основе суспензий.

Среди тестируемых суспензий концентрация 0,139 М PPD в 2М КОН электролита показывает наибольшую емкость и производительность во время двух проведенных циклической вольтамперометрии и гальваностатического эксперимента.