RU2814848C1 - Способ получения гибридного электродного материала на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем - Google Patents
Способ получения гибридного электродного материала на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814848C1 RU2814848C1 RU2023118289A RU2023118289A RU2814848C1 RU 2814848 C1 RU2814848 C1 RU 2814848C1 RU 2023118289 A RU2023118289 A RU 2023118289A RU 2023118289 A RU2023118289 A RU 2023118289A RU 2814848 C1 RU2814848 C1 RU 2814848C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon fabric
- cobalt
- nickel
- oxides
- electrolysis
- Prior art date
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 26
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims abstract description 20
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N oxotungsten Chemical class [W]=O VVRQVWSVLMGPRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- QGAVSDVURUSLQK-UHFFFAOYSA-N ammonium heptamolybdate Chemical compound N.N.N.N.N.N.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo] QGAVSDVURUSLQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 6
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 claims description 7
- 241000080590 Niso Species 0.000 claims description 5
- -1 citric Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 claims description 5
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 4
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000005569 Iron sulphate Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 4
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 description 3
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical class [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical class [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012072 active phase Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZTQWXKHLAJTRC-UHFFFAOYSA-N benzyl 2-amino-6,7-dihydro-4h-[1,3]thiazolo[5,4-c]pyridine-5-carboxylate Chemical compound C1C=2SC(N)=NC=2CCN1C(=O)OCC1=CC=CC=C1 WZTQWXKHLAJTRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005619 boric acid group Chemical class 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001432 tin ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение может быть использовано при получении гибких электродных материалов на основе оксидов металлов и полимера на поверхности углеродной ткани, используемых в химических источниках тока, таких как суперкондесаторы и аккумуляторы. Для получения гибкого электродного материала на поверхность рабочего электрода из углеродной ткани предварительно наносят слой из оксидов вольфрама, а затем соосаждают оксиды молибдена, кобальта, железа, никеля из электролита, содержащего гептамолибдат аммония, сульфат кобальта, сульфат железа, сульфат никеля, хлорид кобальта, борную кислоту, лимонную кислоту и полиакриловую кислоту. Процесс проводят при температуре 60°С и времени электролиза 40 мин. Углеродную ткань подвергают поляризации переменным асимметричным током промышленной частоты 50 Гц при pH 4,0. Соотношение средних плотностей катодного и анодного токов составляет 1,5:1 с обеих сторон. В качестве противоэлектродов используют нержавеющую сталь. Изобретение позволяет улучшить свойства гибких материалов за счет увеличения удельной ёмкости, равномерного распределения оксидных соединений по глубине углеродной ткани, уменьшить температуру и продолжительность электролиза. 3 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области технической электрохимии, а именно к получению гибких электродных материалов на основе оксидов металлов и полимера на поверхности углеродной ткани, используемых в химических источниках тока, в частности в суперконденсаторах и аккумуляторах.
Известен способ получения гибридного электрода для суперконденсатора [Пат. RU №2748557 МКП H01G 11/30, H01M 4/04 Гибкий гибридный электродный материал и способ его получения. 2021. Бюл. №15. Ефимов М.Н. (RU), Абаляева В.В. (RU), Карпачева Г.П. (RU), Ефимов О.Н. (RU)], включающий нанесение электроактивного покрытия путем электрополимеризации анилина из содержащего анилин сернокислотного электролита на проводящую подложку из пористого углеродного материала (графитовую фольгу), которую предварительно подвергают анодированию в 0,1 мас. % (NH4)2SO4 в течение 3-5 мин, в качестве электролита - 3-7 мас. % раствор анилин сульфата в 1М H2SO4, в указанном электролите предварительно суспендируют углеродный наполнитель - ИК-ПАНа, обрабатывают полученную суспензию ультразвуком частотой 35 кГц, мощностью 20-50 Вт в течение 20-40 мин, а электрополимеризацию ведут при значениях потенциала от -0.7 до +1.0 В (относительно Ag/AgCl электрода). Недостатком данного способа является многостадийность процесса синтеза.
Известен способ получения композиционного электродного материала [Пат. RU №2579750 МКП H01M 4/52. Способ получения композиционного электродного материала. 2016. Бюл. №10. Юсин С.И. (RU), Уваров Н.Ф. (RU), Улихин А.С. (RU), Матейшина Ю.Г. (RU)], включающий в себя анодную поляризацию активированного углеродного материала в электрохимической установке с разделением анодной и катодной камерами при габаритной плотности анодного тока 10-150 А/м2 и протоке через анодную камеру раствора, содержащего коллоидные частицы гидроксида никеля с концентрацией 0,005-0,01 М. Массовая доля полученного композита составляет 22-35%. Недостатком данного способа является необходимость использования сложного оборудования, а именно установки с мембранным разделением анодной и катодной камер. Также к недостаткам можно отнести энергозатратность процесса - использование высоких плотностей тока (10-150 А/м2), а также необходимость обеспечения циркуляции через катодное пространство серной кислоты концентраций 0,25 М для поддержания рН на постоянном уровне.
Известен способ получения наноструктурного материала оксида олова на углеродном носителе [Пат. RU №2656914 МКП C25D 3/30, C25D 7/00, В82В 3/00. Способ получения наноструктурного материала оксида олова на углеродном носителе. 2018. Бюл. №16. Гутерман В.Е. (RU), Новомлинский И.Н. (RU), Скибина Л.М. (RU), Мауэр Д.К. (RU)], включающий в себя электроосаждение в электрохимической ячейке с объединенным катодным и анодным пространством, заполненной электролитом, содержащим соли олова (SnCl2, SnSO4) в концентрации, обеспечивающей в процессе электролиза восстановление ионов олова на углеродном носителе с последующим окислением растворенным кислородом, и фоновый электролит (H2SO4) в концентрации, выбранной из условий электропроводности раствора не менее 0,35 Ом-1 ⋅ см-1, при плотности тока 1-10 А⋅см-2.
Недостатком данного способа является энергозатратность процесса - использование высоких плотностей тока.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения каталитически активных композиционных материалов на основе оксидов переходных металлов на поверхности углеволокнистого носителя с использованием синусоидального переменного асимметричного тока, разработанный авторами А.В. Храменкова, В.М. Липкин, А.В. Емелин, М.С. Липкин, Ж.И. Беспалова [Каталитически активный композиционный материал на основе оксидов переходных металлов // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2017. №2. С. 97-105] из электролита, содержащего железа сульфат (II) (FeSO4⋅7H2O); сульфат кобальта (CoSO4⋅7H2O); гептамолибдат аммония ((NH4)6 Mo7O24⋅4H2O); сульфат никеля (NiSO4⋅7H2O); борную (H3BO3) и лимонную (C6H8O7) кислоты. Соотношение средних плотностей катодного и анодного токов составляет 1,5:1. Температура 65 - 70°С, рН 4, время нанесения покрытия 60 мин.
Задачей изобретения является улучшение электрохимических свойств гибких материалов как электродных для суперконденсаторов с щелочным электролитом.
Технический результат, направленный на достижение поставленной задачи, позволил:
- одновременность соосаждения оксидов металлов и полиакриловой кислоты на поверхности углеродной ткани;
- обеспечение уменьшения температуры и времени электролиза;
- реализацию равномерного распределения оксидных соединений по глубине углеродной ткани;
- получение электродных материалов с улучшенными свойствами для суперконденсаторов с щелочным электролитом за счет увеличения удельной емкости.
Достигается технический результат за счет того, что способ получения гибридного электродного материала на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем заключается в том, что предварительно модифицированную оксидами вольфрама поверхность рабочего электрода из углеродной ткани подвергают поляризации переменным асимметричным током промышленной частоты 50 Гц с обеих сторон в растворе электролита, содержащем соли молибдена, кобальта, никеля, железа, борную и лимонную кислоты, в качестве противоэлектродов используют нержавеющую сталь, причем электролит дополнительно содержит хлорид кобальта и полиакриловую кислоту при следующих соотношениях компонентов (г⋅л-1):
| Гептамолибдат аммония ((NH4)6Mo7O24⋅4H2O) | 20,0 - 40,0 |
| Сульфат кобальта (CoSO4⋅7H2O) | 80,0 - 100,0 |
| Сульфат железа (FeSO4⋅7H2O) | 8,0 - 10,0 |
| Сульфат никеля (NiSO4⋅7H2O) | 20,0 - 30,0 |
| Хлорид кобальта (CoCl2⋅6H2O) | 10,0 - 14,0 |
| Борная кислота (H3BO3) | 20,0 - 30,0 |
| Лимонная кислота (C6H8O7) | 2,0 - 4,0 |
| Полиакриловая кислота (С2Н3СООН)n | 0,02 - 0,08 |
рН равен 4,0, поляризацию переменным асимметричным током осуществляют при соотношении средних за период катодного и анодного токов Iк:Iа составляет 1,5:1,0, при температуре 60°С; времени электролиза 40 мин с обеспечением одновременного соосаждения оксидных соединений металлов и полиакриловой кислоты.
Оксидные соединения молибдена представляют собой перспективные электрохимически активные фазы, характеризующиеся возможностью протекания фарадеевских процессов при их использовании в суперконденсаторах.
Электрохимическое осаждение оксидов молибдена из водных растворов - достаточно сложный процесс, возможный только при наличии в растворе электролита цитратных комплексов кобальта, никеля и железа, и носит индуцированный характер. Этим объясняется компонентный состав электролита. Борная кислота выполняет роль буферной добавки.
Одним из перспективных путей повышения электрохимических характеристик электродных материалов представляется дополнительное допирование углеродной ткани, модифицированной оксидами переходных металлов, ионопроводящими полимерами, например, полиакриловой кислотой.
Полиакриловая кислота - протондонорный полимер, хорошо растворимый воде и являющийся слабым полиэлектролитом. Полиакриловая кислота может образовывать прочные хелатные комплексы с ионами молибдена, кобальта, никеля, железа, играя роль своеобразного микрореактора. Известно, что присутствие полиакриловой кислоты в составе электродного материала приводит к увеличению ионной проводимости, что в свою очередь повышает его электрохимические свойства электродного материала.
Для обеспечения долговременной стабильности гибридного электродного материала при циклировании необходима высокая адгезия наносимых оксидных слоев к материалу подложки - углеродной ткани. С этой целью ее поверхности предварительно электрохимически модифицировали оксидами вольфрама на стадии подготовки в растворе, содержащем Na2WO4 ⋅ 2H2O. В результате на поверхности углеродного ткани происходило формирование слоя- интермедиата из оксидов вольфрама, что, в свою очередь приводило к повышению адгезии наносимых оксидных слоев. Известно, что различные виды оксидов вольфрама, например, упорядоченный мезопористый оксид вольфрама, являются перспективным электродным материалом.
Переменный асимметричный ток делает процесс получения электродных материалов менее энергоемким ввиду возможности использования низких напряжений; позволяет получать заданное распределение количества прошедшего электричества по глубине пористой углеродной ткани с возможностью реализации равномерного распределения оксидных соединений по глубине углеродной ткани.
На Фиг. 1 представлены заряд-разрядные кривые гибридного электродного материала на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем, полученного из электролита с концентрацией полиакриловой кислоты 0,02 г⋅л-1.
На Фиг. 2 представлены заряд-разрядные кривые гибридного электродного материала на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем, полученного из электролита с концентрацией полиакриловой кислоты 0,04 г⋅л-1.
На Фиг. 3 представлены заряд-разрядные кривые гибридного электродного материала на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем, полученного из электролита с концентрацией полиакриловой кислоты 0,06 г⋅л-1.
Рассмотрим пример конкретного выполнения способа. Способ осуществляется следующим образом. Поверхность рабочего электрода из углеродной ткани с предварительно нанесенным слоем из оксидов вольфрама подвергают поляризации переменным асимметричным током промышленной частоты 50 Гц при рН равном 4,0, соотношение средних плотностей катодного и анодного токов составляет 1,5:1, с обеих сторон, в водном растворе электролита, содержащем соли молибдена, кобальта, железа, никеля, лимонную, борную кислоты, хлорид кобальта и полиакриловую кислоту, в качестве противоэлектродов используют нержавеющую сталь, при следующих соотношениях компонентов (г⋅л-1):
| Гептамолибдат аммония ((NH4)6Mo7O24⋅4H2O) | 20,0 - 40,0 |
| Сульфат кобальта (CoSO4⋅7H2O) | 80,0 - 100,0 |
| Сульфат железа (FeSO4⋅7H2O) | 8,0 - 10,0 |
| Сульфат никеля (NiSO4⋅7H2O) | 20,0 - 30,0 |
| Хлорид кобальта (CoCl2⋅6H2O) | 10,0 - 14,0 |
| Борная кислота (H3BO3) | 20,0 - 30,0 |
| Лимонная кислота (C6H8O7) | 2,0 - 4,0 |
| Полиакриловая кислота (С2Н3СООН)n | 0,02 - 0,08, |
процесс проводят при температуре 60°С; времени электролиза 40 мин.
Для экспериментальной проверки предлагаемого способа были получены образцы гибридных электродных материалов на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем.
При несоблюдении доверительного интервала концентраций полиакриловой кислоты (С2Н3СООН)n в составе электролита 0,02 - 0,06 г⋅л-1 не достигается технический результат, а именно происходит формирование гибридных электродных материалов на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем с неудовлетворительными электрохимическими свойствами (низкими значениями удельной емкости).
Пример 1.
Образцы из углеродной ткани марки Урал Т-22Р размером 30×20×2 мм (с обеих сторон), предварительно подвергали модификации оксидами вольфрама из раствора, содержащего Na2WO4 ⋅ 2H2O, и погружали в водный раствор электролита следующего состава, г⋅л-1:
| Гептамолибдат аммония ((NH4)6Mo7O24⋅4H2O) | 40,0 |
| Сульфат кобальта (CoSO4⋅7H2O) | 100,0 |
| Сульфат железа (FeSO4⋅7H2O) | 10,0 |
| Сульфат никеля (NiSO4⋅7H2O) | 20,0 |
| Хлорид кобальта (CoCl2⋅6H2O) | 14,0 |
| Борная кислота (H3BO3) | 30,0 |
| Лимонная кислота (C6H8O7) | 3,0 |
| Полиакриловая кислота (С2Н3СООН)n | 0,02 |
и получали гибридные электродные материалы на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем при соотношении средних за период катодного и анодного токов Iк:Iа=1,5:1,0, при температуре 60°С; времени электролиза 40 мин. Исследование электрохимических свойств электродных материалов проводили методами циклической вольтамперометрии и гальваностатического заряда-разряда с помощью потенциостата/гальваностата Р-40Х (Electrochemical Instruments) в трехэлектродной ячейке относительно хлорсеребряного электрода сравнения (Ag/AgCl, 3.5 М KCl). Пластины Pt использовались в качестве вспомогательного электрода и токосъемника для рабочего электрода. Электролитом служил 2 М водный раствор KOH. Значение удельной емкости составило 1669 мФ⋅см-2 при плотности тока 5 мА⋅см-2.
Пример 2.
Состав электролита отличается от Примера 1 концентрацией полиакриловой кислоты (С2Н3СООН)n 0,04 г⋅л-1. Значение удельной емкости составило 840 мФ⋅см-2 при плотности тока 5 мА⋅см-2.
Пример 3.
Состав электролита отличается от Примера 2 концентрацией полиакриловой кислоты (С2Н3СООН)n 0,06 г⋅л-1. Значение удельной емкости составило 794 мФ⋅см-2 при плотности тока 5 мА⋅см-2.
Claims (3)
- Способ получения гибкого электродного материала, заключающийся в том, что на поверхность рабочего электрода из углеродной ткани в процессе электролиза соосаждают оксиды молибдена, кобальта, железа, никеля, подвергая ее поляризации переменным асимметричным током промышленной частоты 50 Гц при pH, равном 4,0, соотношение средних плотностей катодного и анодного токов составляет 1,5:1 с обеих сторон, в водном растворе электролита, содержащем соли молибдена, кобальта, железа, никеля, лимонную, борную кислоты, в качестве противоэлектродов используют нержавеющую сталь, отличающийся тем, что на поверхность рабочего электрода из углеродной ткани предварительно наносят слой из оксидов вольфрама, а электролиз проводят из электролита, дополнительно содержащего хлорид кобальта и полиакриловую кислоту при следующих соотношениях компонентов, г⋅л-1:
-
Гептамолибдат аммония ((NH4)6Mo7O24·4H2O) 20,0-40,0 Сульфат кобальта (CoSO4·7H2O) 80,0-100,0 Сульфат железа (FeSO4·7H2O) 8,0-10,0 Сульфат никеля (NiSO4·7H2O) 20,0-30,0 Хлорид кобальта (CoCl2·6H2O) 10,0-14,0 Борная кислота (Н3ВО3) 20,0-30,0 Лимонная кислота (С6Н8О7) 2,0-4,0 Полиакриловая кислота (C2H3COOH)n 0,02-0,08, - процесс проводят при температуре 60°С; времени электролиза 40 мин.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814848C1 true RU2814848C1 (ru) | 2024-03-05 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109859961A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-06-07 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种基于化纤织物的柔性超级电容器电极的制备方法 |
| RU2748557C1 (ru) * | 2020-10-15 | 2021-05-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Гибкий гибридный электрод для суперконденсатора и способ его получения |
| RU2773467C1 (ru) * | 2021-06-02 | 2022-06-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Способ получения оксидных слоев на поверхности углеволокнистого материала при поляризации переменным асимметричным током |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109859961A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-06-07 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 一种基于化纤织物的柔性超级电容器电极的制备方法 |
| RU2748557C1 (ru) * | 2020-10-15 | 2021-05-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Гибкий гибридный электрод для суперконденсатора и способ его получения |
| RU2773467C1 (ru) * | 2021-06-02 | 2022-06-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Способ получения оксидных слоев на поверхности углеволокнистого материала при поляризации переменным асимметричным током |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ХРАМЕНКОВА А.В. и др. Каталитически активный композиционный материал на основе оксидов переходных металлов, Известия вузов, Северо-Кавказский регион, Технические науки, 2017, N 2, с. 97-105. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lin et al. | Cathodic deposition of interlaced nanosheet-like cobalt sulfide films for high-performance supercapacitors | |
| Wei et al. | Morphology evolution in anodically electrodeposited manganese oxide nanostructures for electrochemical supercapacitor applications—effect of supersaturation ratio | |
| KR101775468B1 (ko) | 슈퍼 커패시터용 전극 및 이의 제조 방법 | |
| Wang et al. | NiCo2O4 nanosheets in-situ grown on three dimensional porous Ni film current collectors as integrated electrodes for high-performance supercapacitors | |
| CN103227057B (zh) | 一种制备二氧化锰超级电容器电极的方法 | |
| CN104332324B (zh) | 多孔金属镍及其表面镍基氧化物多孔薄膜超级电容电极材料的制备方法 | |
| CN112374545B (zh) | 一种基于碳布生长的过渡金属离子掺杂四氧化三锰纳米片阵列及其制备方法和应用 | |
| Comisso et al. | Oxygen bubble–templated anodic deposition of porous PbO2 | |
| Musiani et al. | Oxygen evolution reaction at composite anodes containing Co3O4 particles | |
| Xu et al. | Porous nickel electrodes with controlled texture for the hydrogen evolution reaction and sodium borohydride electrooxidation | |
| CN103296285A (zh) | 二氧化铅修饰的全钒液流电池石墨毡电极及其制备方法 | |
| CN104911643A (zh) | 氯化胆碱类离子液体中由氧化铁电沉积纳米铁的方法 | |
| RU2814848C1 (ru) | Способ получения гибридного электродного материала на основе углеродной ткани с полимер-оксидным слоем | |
| JP7265019B2 (ja) | イオノマー膜セパレーター及び自立電極を有する金属イオン電池 | |
| CN113793759A (zh) | FeCo2S4/碳纤维布超级电容器电极材料的制备方法 | |
| KR102325856B1 (ko) | 전착유도층이 도입된 아연 금속 전극 및 아연 금속 전지 | |
| RU2807173C1 (ru) | Способ получения гибкого электродного материала | |
| CN110938856A (zh) | 一种镍基薄膜储能材料的新型阳极氧化工艺 | |
| US4540476A (en) | Procedure for making nickel electrodes | |
| Floner et al. | Homogeneous coating of graphite felt by nickel electrodeposition to achieve light nickel felts with high surface area | |
| Bradt et al. | The electrodeposition of manganese from aqueous solutions: II. sulfate electrolytes | |
| Shaoping et al. | Oxygen evolution behavior of PTFE-F-PbO2 electrode in H2SO4 solution | |
| Chen et al. | Electrosynthesis and physicochemical properties of α–PbO2–CeO2–TiO2 composite electrodes | |
| CN113258138B (zh) | 一种全无机盐型可充镁电池电解液及其制备方法 | |
| CN106098395B (zh) | 一种二氧化锰纤维电极及其制备方法和应用 |