ИСТИНА

Получение эффективных перезаряжаемых источников тока является одной из актуальных задач в связи с проблемой создания энергетических станций на основе возобновляемых источников энергии. В настоящее время наиболее популярными источниками энергии являются литий-ионные аккумуляторы, имеющие максимальные значения ЭДС и удельной энергоемкости. В то же время, существуют суперконденсаторы (ионисторы), имеющие рекордные значения удельной емкости (до 100 Ф/г) и время заряда-разряда, соответствующее конденсаторам. Такие суперконденсаторы обладают уникальной удельной мощностью. В ряде случаев, например в пусковых двигателях и стартерах, требуется отдача большой электрической мощности в течение нескольких секунд, то есть для питания подобных устройств необходимо нечто среднее между аккумулятором и конденсатором. Одними из возможных устройств, сочетающих характеристики аккумулятора и конденсатора, могут являться псевдоконденсаторы, созданию которых в последнее время уделяется большое внимание [4]. Псевдоконденсаторы отличаются от идеальных ионисторов тем, что при зарядке помимо возникновения двойного электрического слоя (ДЭС) протекают обратимые электрохимические процессы, связанные с хемисорбцией или интеркаляцией ионов электролита в активный материал электродов. Целью настоящей работы является исследование адсорбционных, электрохимических свойств аморфного линейно-цепочечного углерода (ЛЦУ)[3] для создания суперконденсаторов с высокой удельной емкостью. Образцы аморфного ЛЦУ были получены методом химического дегидрогалогенирования сополимера поливинилиденхлорилда и поливинилхлорида с последующим отжигом при температурах 400, 500 и 600 °С для получения оптимальной структуры [1]. Для исследования образцов была создана электрохимическая ячейка. Электроды изготавливались из медной фольги, электролитом служил водный раствор гидроокиси калия (KOH). В качестве сепаратора использовалась пленка «ПОРП». Для измерения электрохимических характеристик использовали потенциостат «P-150» фирмы «Elins». Снимались циклические вольтамперограммы, на основе которых были постороены вольтфарадные характеристики. Удельная емкость рассчитывалась по формуле: Cуд=I/(dU/dt)/m, где I- ток, dU⁄dt- скорость развертки m – масса активного электродного вещества (двух электродов). Типичная вольт-фарадная характеристика представлена на рисунке 1. На всех полученных вольт-фарадных характеристиках можно выделить области, соответствующие емкости ДЭС, отмеченные на рисунке пунктиром, а также отчетливо виден максимум при напряжениях порядка 400 мВ. Появление симметричного ему пика в отрицательном диапазоне напряжений на циклических характеристиках свидетельствует о том, что данный процесс имеет обратимый характер. Рисунок 1. Типичная вольт-фарадная характеристика. В работе [2] аналогичный максимум на циклических вольтамперограммах авторы интерпретировали как внедрение водорода в электрод. Общая емкость и емкость ДЭС отмечены на рисунке стрелками. В ходе работы были получены следующие результаты: при любой применявшейся обработке материала значение удельной емкости превосходит аналогичный параметр активированного угля; соотношение емкости ДЭС и емкости электрохимических процессов можно варьировать от 0,5 до 2, используя различную обработку материала. Литература 1. Нищак О.Ю., Савченко Н.Ф. и др. Структура и адсорбционные свойства аморфного линейно-цепочечного углерода.// ВМУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2011. №6, с. 81-85. 2. Рычагов А.Ю. Физико-химические свойства электродов на основе высокодисперсного углерода в условиях работы электрохимических конденсаторов // Автореферат кандидатской диссертации, Москва - 2008. 3. Babaev V.G., Guseva M.B., etc. Carbon material with a highly ordered linear-chain structure. – Polyynes - Synthesis, Properties, Applications, 2005, pp. 219 – 252. 4. www.nanonewsnet.ru/news/2012/nauka-dozhdalas-zavod-elektroniki-stanet-osnovoi-novogo-klastera