hrvatski

Kompoziti polimera i metalnih oksida kao elektrodni materijali u elektrokemijskim kondenzatorima

U ovom radu istraživani su mehanizam i kinetika elektrokemijske reakcije rutenijevog(IV) oksida te utjecaj elektrokemijski neaktivnih (veziva) i elektrokemijski aktivnih komponenti (polianilin) na ponašanje kompozitnih elektroda. Prvi dio istraživanja odnosio se na proučavanje elektrokemijske reakcije rutenijevih oksidnih elektroda. U tu svrhu provedena su istraživanja na zlatom prevučenoj elektrodi od kvarca simultanom primjenom metoda cikličke voltametrije i elektrokemijske kvarc-kristalne mikrovage. Cilj je bio istražiti reakcijski mehanizam, ionsku dinamiku te kinetiku reakcije RuO2koja se odvija prilikom punjenja i pražnjenja kondenzatora. Ustanovljeno je da u ukupnoj reakciji punjenja i pražnjenja sudjeluju barem tri različita mehanizma od kojih dva uključuju prijelaze između Ru(III) i Ru(IV) oblika, dok se treća reakcija odnosi na izbijanje i nabijanje električnog dvosloja. Relativni udjeli pojedenih reakcija u ukupnom mehanizmu istraženi su ispitivanjem različitih čvrstofaznih struktura RuO2u različitim osnovnim elektrolitima te pri različitim brzinama promjene potencijala. Drugi dio istraživanja odnosio se na pripravu kompozitnih elektroda RuO2/Nafion® i RuO2/poli(viniliden-fluorid) (PVDF) te ispitivanje njihovih elektrokemijskih i kapacitivnih svojstava. Nađeno je da korištena veziva, iako su elektrokemijski neaktivne komponente, zbog svojih fizikalno kemijskih svojstava imaju značajan utjecaj na elektrokemijsko i kapacitivno ponašanje kompozitnih elektroda. Dobiveno je da veći udio Nafiona®u RuO2/Nafion® elektrodi narušava kapacitivna svojstva, dok su za RuO2/PVDF elektrode veći specifični kapaciteti postignuti s većim udjelom PVDF-a u kompozitnoj elektrodi. Na postojeće elektrode sintetiziran je polianilin (PANI) te je dobiveno da se njegov utjecaj na kompozitne elektrode razlikuje s obzirom na vrstu veziva i na udio pojedinih komponenata. Ustanovljeno je da između PANI-a i Nafiona® postoji međudjelovanje čiji posrednici su sulfonske skupine Nafiona®, koje PANI-u služe kao protuioni prilikom reakcije oksidacije i redukcije, dok između PANI-a i PVDF-a nije došlo do interakcija. Osim što je određen međusobni utjecaj svih komponenata u priređenim RuO2/Nafion®/PANI iRuO2/PVDF/PANI kompozitnim elektrodama, predložen je i mehanizam njihove interakcije. Sa stajališta primjene u elektrokemijskim kondenzatorima napravljena je podjela kompozitnih elektroda s obzirom na količinu skladištene energije te brzinu njene isporuke, drugim riječima s obzirom na specifičnu energiju te specifičnu snagu.

Nafion®; polianilin; poli(viniliden-fluorid); reakcijski mehanizam; RuO2; specifični kapaciteti; specifična snaga; specifična energija

nije evidentirano