НАНОПОРИСТЫЕ АКТИВИРОВАННЫЕ УГЛИ ДЛЯ СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ С ВОДНЫМ И ОРГАНИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРОЛИТАМИ
Аннотация
Актуальной задачей является разработка новых методов получения пористых углеродных материалов с требуемым комплексом свойств из дешевого сырья, например, отходов механической и химической переработки древесины. Активированный уголь производят из двух видов древесины, березы и ольхи. Для обоих атомов углерода идентичны зависимости пористой структуры и электрохимических параметров углей. Условия активации были определены в широком диапазоне параметров активации (температура, щелочные/углеродные массы). Работа была выполнена на основе коммерческих углей из ольхи. Проведено комплексное исследование их свойств, включая подробное исследование пористой структуры методом лимитированного испарения и электрохимических параметров активированного угля в составе суперконденсаторов. Установлены корреляции между факторами режима в синтезе этих материалов, их пористой структурой и функциональными характеристиками суперконденсаторов на их основе. Высказаны предположения о возможности формирования пористой структуры активированных углей, полученных путем термохимического синтеза с использованием щелочи в качестве активатора, и влияния параметров синтеза на электрохимические характеристики суперконденсаторов. В данной статье затрагивается тема производства активированного угля для суперконденсаторов с различными электролитами. Изменяя параметры активации угля (температуры активации и отношения активатор/сырье) были оптимизированы пористые структуры угля из ольхи для водного и органического электролита. Данная оптимизация производилась путем последовательных итераций: при определенной температуре определяется оптимальное значение массового соотношения активатор/сырье (К), затем при данном К определяется оптимальное значение температуры. Установлено, что приемлемым значением температуры активации для водного электролита оказалось значение 600 °С, а соотношение активатор/сырье = 1,25, для органического- 600 °С, соотношение активатор/сырье=2.
Для цитирования:
Журилова М.А., Янилкин И.В., Киселева Е.А., Атаманюк И.Н., Школьников Е.И. Нанопористые активированные угли для суперконденсаторов с водным и органическим электролитами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 4. С. 82-87.
Литература
Linares-Solano A., Lillo-Rodenas M.A., Marko-Lozar J.P., Kunowsky M. and Romero-Anaya A.J. NaOH and KOH for preparing activated carbons used in energy an environmental applications. Internat. J. Energy, Environment and Economics. 2012. V. 20. N 4. P. 59-91.
Tamarkina Yu.V. Thermo initiated reactions of coal with hydroxides of alkaline metals. Scientific papers of Donetsk national technical University. Series: Chemistry and chemical technology. 2010. V. 162. N 14. P. 70-80 (in Russian).
Beguin F, Frackowiak E. Supercapacitors. Materials, Systems, and Applications. Weinheim, Germany: Wiley-VCH. 2013. 560 p. DOI: 10.1002/9783527646661.ch3.
Yanilkin I.V., Sametov A.A., Shkolnikov E.I. The effect of quantity of binder of fluoropolymer F4 in coal electrodes on charac-teristics. Zhurn. Prikl. Khim. 2015. V. 88. N 2. P. 336-344 (in Russian). DOI: 10.1134/S107042721502024X
Shkolnikov E.I., Volkov V.V. Obtaining the isotherms of desorption of vapor without a pressure measurement. DAN. 2001. V. 378. N 4. P. 507-510 (in Russian).
Shkolnikov E., Sidorova E., Malakhov A., Volkov V., Julbe A., Ayral A. Estimation of pore size distribution in MCM-41-type silica using a simple desorption technique. Adsorption 2011. V. 17. N 6. P. 911–918. DOI: 10.1007/s10450-011-9368-9.
Dobele G., Vervikishko D., Volperts A., Bogdanovich N., Shkolnikov E. Characterization of the pore structure of nanoporous activated carbons produced from wood waste. Holzforschung 2013. V. 67. N 5. P. 587-594. DOI: 10.1515/hf-2012-0188.
Shkolnikov E.I., Sidorova E.V., Shaitura N.S., Vervikishko D.E., Grigorenko A.V. Handbook of Functional Nanomaterials. V.2. 2013. Taiwan: Nova Science Publishers, Inc. P. 61-84.
