Том 23, № 1 (2023)
Статьи
Цифровая осциллография полимерных мембран с протонной проводимостью
Аннотация
Литые мембраны на основе поливинилового спирта перспективны для создания не только доступных топливных элементов и синтезаторов, но и дешевых источников воды и микроэлектромеханических систем. Для управления свойствами таких мембран требуется глубокое понимание механизмов переноса заряда и их связи со структурой, формирующейся при том или ином составе и технологии изготовления. В настоящей работе предложен способ исследования структуры полимерных мембран с протонной проводимостью путем цифровой осциллографии ионных токов, возбуждаемых низкочастотными прямоугольными импульсами с амплитудами ниже порогового напряжения начала ионной проводимости в дегидратированной мембране, и анализа получаемых импульсов ионного тока (спайков) в рамках модели протонного насоса, действующего в каждом слое мембраны. Фурье-преобразование осциллограмм обнаруживает 2–4 последовательности спайков, соответствующие фазам с разной ионной проводимостью, и позволяет определить толщину высокопроводящих слоев (7–30 мкм) и низкопроводящих прослоек (1–7 мкм) фаз, образующихся в процессе полимеризации. Описана причина формирования берстов из одиночных спайков как последовательное превышение плотностью возбужденных протонов порогового значения в высокопроводящих слоях. Предложен механизм возникновения резонанса, наблюдаемого в сухих протонных мембранах при частотах 2.2–3.0 кГц, как точки слияния берстов с дальнейшим увеличением импеданса за счет отставания протонов и снижения эффективной толщины активных слоев. Оценена эффективная концентрация (1012–1013 см−3) и скорость носителей заряда (5–18 см/с для высокопроводящей фазы), которая оказалась значительно выше наблюдаемой в растворах. Исследована асимметрия мембран, которая проявляется при низких частотах и приводит к генерации постоянного ионного тока при возбуждении чисто переменным током. Обнаружено, что контролирующий кажущуюся проводимость вклад в общее омическое сопротивление вносится отнюдь не основными слоями, а тонкой, предположительно поверхностной, прослойкой с очень низкой скоростью ионов. Сделаны выводы об оптимизации технологии и состава протонных мембран для разных областей применения.
Электрохимическая энергетика. 2023;23(1):3-25
3-25
Импедансная спектроскопия модифицированных титанатов калия. II
Аннотация
Методом импедансной спектроскопии исследованы электрохимические и электрофизические свойства базовых и протонированных титанатов калия в контакте с графитовыми электродами. Приводятся характеристики титанатов калия в зависимости от методов модификации и способов их обработки. Определены энергии активации для некоторых составов.
Электрохимическая энергетика. 2023;23(1):26-32
26-32
Электрохимическое восстановление многослойного оксида графена в щелочном электролите
Аннотация
Изложены результаты исследования электрохимического восстановления многослойного оксида графена при потенциостатическом режиме, показана возможность использования щелочного электролита (KOH) с концентрацией ниже 0.1 М. Идентификация электрохимически восстановленного оксида графена проводилась методами рентгенофазового анализа, ИК-Фурье и ИК-КР спектроскопией. Методом ИК-КР установлено увеличение интенсивности G и 2D полосы, свидетельствующее об образовании малослойных форм восстановленного оксида графена. Морфология поверхности электрохимически восстановленного оксида графена изучена методом СЭМ.
Электрохимическая энергетика. 2023;23(1):33-40
33-40
Аноды на основе С/SiC для литий-ионных источников тока
Аннотация
Композиции ультрадисперсных частиц Si и C являются перспективными анодными материалами литий-ионных источников тока с улучшенными энергетическими характеристиками. В работе изучены энергетические характеристики образцов полуэлементов литий-ионных источников тока с анодом из ультрадисперсных волокон SiC, а также смесей волокон SiC с графитом (C/SiC) и электролитически осажденными субмикронными волокнами кремния (C/Si/SiC). Показана работоспособность полученных смесей при литировании/делитировании. После 100 циклов анод из SiC достиг разрядной емкости 180 и 138 мА⋅ч/г при токе заряда С/20 и С, а аноды из смесей (мас.%) 29.5С-70.5SiC и 50Si-14.5С-35.5SiC достигли разрядных емкостей 328 и 400 мА⋅ч/г соответственно при токе заряда С/2. Кулоновская эффективность всех образцов составила выше 99%.
Электрохимическая энергетика. 2023;23(1):41-50
41-50
Международная специализированная выставка «Автономные источники тока – 2023»
Аннотация
Международная специализированная выставка «Автономные источники тока – 2023» Дата проведения: 10–12 апреля 2023 Место проведения: г. Москва, ул. Новый Арбат, д. 36, фойе БКЗ здания Правительства Москвы. Время работы выставки: 10–11 апреля 2023 10.00–17.00 12 апреля 2023 10.00–12.00 Организатор: Национальная ассоциация производителей источников тока «РУСБАТ»
Электрохимическая энергетика. 2023;23(1):51-52
51-52