Сравнительные испытания электродного материала для симметричных суперконденсаторов в водном и неводном электролите
Щегольков Александр. В., Щегольков Алексей. В.
Chemistry and modern technologies
Симметричные суперконденсаторы (ССК) являются перспективными электротехническими устройствами энергетики нового поколения [1, 2]. Широкомасштабное использование ССК позволит повысить эффектив-ность, как автотранспорта на электрической тяге, так и промышленных электротехнических систем. К направлениям развития ССК стоит отнести научные разработки, направленные на создание эффективных электродных материалов и работы по синтезу новых типов электролитов. Особое значение приобретает создание электродных материалов на основе углеродных наноструктур, имеющих высокую удельную поверхность [3].
Для электродного материала, синтезированного по методике [3], проведены электрохимические исследования в 3 М растворе серной кислоты и 1 М растворе тетраэтиламмония тетрафторбората (TEABF4) в ацетонитриле по методике, описанной ранее в [3].
Циклические вольтамперные кривые (ЦВА), полученные на исследуемом образце в растворах водного и неводного электролита представлены на рисунках 1 и 2. Форма кривых на рис. 2 искажена, что указывает на ограничение транспорта крупных органических ионов электролита в микропоры.
На основе полученных ЦВА-кривых была рассчитана удельная емкость по формуле (1) методом интегрирования:
, (1)
где m – масса электрода; n – скорость развертки потенциала; E – электрохимический потенциал; I(Е) – ток вольтамперной кривой; Ен и Ек – пределы интегрирования на вольтамперной кривой [6]. Полученные данные представлены в табл. 1.
Таблица 1 – Удельные емкости электрода в водной и неводной средах при разной скорости развертки потенциала
Раствор электролита | Удельная емкость Суд, Ф/г при скорости развертки потенциала n, мВ/с | ||||
5 | 10 | 20 | 50 | 100 | |
3 M H2SO4 | 166.4±9.0 | 159.9±7.6 | 147.2±8.2 | 123.6±8.7 | 106.1±9.7 |
1 М TEABF4 | 100.4±10.4 | 75.5±12.6 | 65.4±13.0 | 47.8±12.6 | 22.7±7.8 |
Рисунок 1 – ЦВА в 3 М H2SO4 при разной скорости развертки потенциала.
Рисунок 2 – ЦВА в 1 М TEABF4 при разной скорости развертки потенциала.
Для исследуемого электродного материала в органическом электролите емкость меньше, чем в водном электролите на основе серной кислоты, причем с ростом значения поляризующего тока она снижается более резко.