Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

Б. П. Бахматюк, І. Я. Дупляк
«Електрохемічна ефективність і механізм процесу електросорбції йоду активованим вуглецевим матеріялом в системі гібридного суперконденсатора»
0271–0283 (2016)

PACS numbers: 81.05.U-, 82.45.Fk, 82.45.Yz, 82.47.Uv, 82.47.Wx, 82.80.Fk, 84.32.Tt

В работе с использованием стандартных методов гальваностатического заряда–разряда и электрохимической импедансной спектроскопии впервые исследовано влияние плотности тока (i) в пределах от 0,86 А?г?1 до 6,86 А?г?1 на удельные энергию, ёмкость, мощность, а также влияние количества циклов на удельную ёмкость и кулоновскую эффективность микропористого активированного углеродного материала в системе гибридного суперконденсатора в 25%-водном растворе ZnI2. С использованием данных гальваностатического разряда были получены зависимости удельной разрядной псевдоёмкости (Сп) от фракционного покрытия поверхности (?) активированного углеродного материала атомами йода и изотермы десорбции йода. Сравнение экспериментальных и теоретических зависимостей Сп от ?, а также изотерм десорбции йода с теоретическими изотермами адсорбции йода показывает, что процесс электросорбции йода на нанопористой поверхности активированного углеродного материала соответствует модели Фрумкина. Этот процесс характеризуется высоким ? атомов йода (от 0,8 до 0,97) и относительно небольшими значениями параметра межатомного взаимодействия g в адсорбционном слое (от 0,25 до 1,6). Проведено сравнение экспериментальных разрядных зависимостей с соответствующими теоретическими. Получен высокий выход удельных разрядных ёмкости 86% (Ср???1020 Кл?г?1) и энергии 81% (W???1072 Дж?г?1) от соответствующих теоретических значений при изменении удельной мощности от 1,1 Вт?г?1 до 7,3 Вт?г?1 и Ср???1064 Кл?г?1 в течение исследованных 1000 гальваностатических циклов. Данные электрохимической импедансной спектроскопии показывают, что гальваностатический заряд–разряд в течение 1000 циклов приводит к улучшению способности нанопористой структуры активированного углеродного материала к высокоёмкостному заряду. Экспериментально определённое сопротивление поляризации уменьшается от 8,8 Ом после первого цикла до 7,1 Ом после 500-го цикла и 3,5 Ом после 1000-го цикла. При этом заряженный электрод характеризуется большей в 43 раза псевдоёмкостью 7,2 Ф?м2 (10?3 Гц), которая почти совпадает с максимальной теоретической псевдоёмкостью йода 7,4 Ф?м2 по сравнению с незаряженным электродом. Показана связь высокой электрохимической эффективности работы электрода с механизмом процесса электросорбции йода на нанопористой поверхности активированного углеродного материала.