Naslov
STRATEGIJE SMANJENJA UNUTARNJEG OTPORA SIMETRIČNIH SUPERKONDENZATORA NA BAZI AKTIVNOG UGLJIKA
(Strategy of the internal resistance reduction in the activated carbon symmetric supercapacitor)

Autori
Sopčić, Suzana ; Mandić, Zoran ; Antonić, Davor, Moškon, JOže, Gaberšček, Miran

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Sažeci sa skupova, sažetak, znanstveni

Izvornik
7th ISE SSRSE Book of abstract / Sačer, Denis ; Vrdoljak, Matea - Zagreb : Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije Sveučilišta u Zagrebu, 2017, 19-20

ISBN
978-953-6470-82-2

Skup
7th ISE Satellite Student Regional Symposium on Electrochemistry

Mjesto i datum
Zagreb, Hrvatska, 07.07.2017

Vrsta sudjelovanja
Predavanje

Vrsta recenzije
Domaća recenzija

Ključne riječi
aktivni ugljik, elektrokemijska impedancijska spektroskpija, ekvivalentni serijski otpor, strujni kolektor
(activated carbon, elektrokemijska impedancijska spektroskopija, equivalent serial resistance, current colector)

Sažetak
S ciljem proizvodnje superkondenzatora za komercijalnu primjenu potrebno je obratiti pažnju na nekoliko parametara koji ga karakteriziraju, a to su nominalni napon, kapacitet te specifična energija i snaga. Nominalni napon ograničen je s kemijskom stabilnošću korištenog elektrolita, a s obzirom da je u kvadratnoj ovisnosti sa specifičnom energijom i snagom uglavnom se koriste organski elektroliti koji su stabilni i do 4V [1]. Kapacitet ovisi o sastavu i vrsti elektrodnog materijala stoga se biraju materijali s velikom specifičnom površinom, dobrom električnom vodljivošću te kemijskom i fizikalnom stabilnošću. Da bi superkondenzator imao brzu izmjenu skladištene energije potrebo je imati što manji unutarnji otpor. Uzročnici unutarnjeg otpora su koncentracija i pokretljivost iona elektrolita, električna vodljivost elektrodnog materijala, kontakt strujnog kolektora i elektrodnog materijala, provodnost elektrolita kroz separator i slično[2, 3]. U ovom radu izrađivani su simetrični superkondenzatoru s aktivnim ugljikom kao elektrodnim materijalom i organskim elektrolitom, a na vrijednost unutarnjeg otpora djelovalo se optimiranjem sastava elektroda te uvjetima pripreme elektrode u vidu temperature i tlaka prešanja. Elektrodni materijal je pripremljen miješanjem različitih masenih udjela aktivnog ugljika (Norit DLC Supra 30, SBET = 1900 m2/g) (60-95 wt%), acetilenskog crnila (Timcal Super C45) (3-20 wt%) i poliviniliden fluorida (PVDF) (Sigma Aldrich) (2- 20 wt%). N-metil-2-pirolidon (NMP) je korišten kao otapalo. Elektrode su pripremljene premazivanjem aktivnog materijala na aluminijsku foliju s tankim slojem ugljika (Galon) i sušene 24 sata na 60 °C u vakuum sušioniku. Elektrode su potom izrezane na površinu od 2 cm2, pri čemu njihova debljina iznosi 50 ili 100 μm, a specifična masa iznosi 6 mg/cm2 ili 20 mg/cm2. Takve elektrode dodatno su prešane na temperaturi od 80 ili 200 °C, i tlaku od 10 ili 100 MPa. Simetrični superkondenzatori sastavljani su u komori s inertnom atmosferom i sadrže dvije elektrode odvojene membranom od staklastih vlakana natopljenom 0.25 M BF4NEt4 u acetonitrilu. Testiranja su provedena metodom cikličke voltametrije, elektrokemijske impedancijske spektroskopije i metode punjenja i pražnjenja konstantnom strujom. Specifični kapacitet i unutarnji otpor superkondenzatora određeni su iz krivulje pražnjenja, dok je elektrokemijska impedancijska spektroskopija omogućila detaljan uvid u sve otpore koji su prisutni u superkondenzatoru i u njihovu ovisnost o temperaturi i tlaku prešanja. Rezultati su pokazali da svojstva superkondenzatora kao što su unutarnji otpor i specifični kapacitet uvelike ovise o načinu pripreme elektrode odnosno temperaturi i tlaku prešanja kao i samom sastavu elektrode. Impedancijski spektri pokazali su da je najveće smanjenje otpora s temperaturom i tlakom prešanja ostvareno na međufaznoj granici strujni kolektor/ elektrodni materijal. Takvo ponašanje odrazilo se na vrijednost vremenske konstante, a samim time i na dobivene vrijednosti specifične snage i energije.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo, Temeljne tehničke znanosti, Interdisciplinarne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA