Курсова робота на тему: «ПОРИСТІ ВУГЛЕЦЕВІ МАТЕРІАЛИ В СИСТЕМАХ НАКОПИЧЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ»

Зміст

Вступ    3

І Суперконденсатори    5

1.1.Історія виникнення    5

1.2.Переваги    6

1.3.Недоліки    6

1.4.Принцип роботи, конструкції і типи СК    6

1.5.Область застосування    9

1.6.Отримання і властивості АВМ    12

ІІ Дослідження питомих характеристик АВМ    17

2.1.Гальваностатичний метод    17

2.2.Вплив термічної обробки на питомі характеристики АВМ    18

Висновок    27

Література    28

 

 

Вступ

Сучасні вимоги електроніки та електротехніки щодо накопичувачів електричної енергії спонукають до пошуку нових пристроїв із високими питомими параметрами, при цьому знижуючи величину номінальної напруги таких пристроїв. Задані вимоги задовільняють електрохімічні конденсатори (ЕК), що працюють за принципом заряду/розряду подвійного електричного шару [14-16]. Серед матеріалів, що використовуються при виготовленні електродів ЕК, широке місце займають вуглецеві матеріали завдяки своїй дешевизні та високим питомим характеристикам. Оскільки методики отримання [17-18] таких матеріалів не можуть в повній мірі задовільнити вимоги, що ставляться до ЕК, отримані матеріали піддають різноманітним технологічним впливам. Існує два шляхи підвищення питомої провідності електродів ЕК – це внесення в електродну суміш струмопровідної добавки [19-29] та зменшення питомого опору активованого вуглецевого матеріалу, яке можна досягнути шляхом впровадження в його структуру металів з високою густиною електродних станів [21].

Мета роботи:

  • ознайомитись з суперконденсаторами, принципом роботи, конструкцією та матеріалами для їх створення;
  • оволодіти гальваностатичним методом дослідження.

Завдання:

  • дослідити графіки залежності напруги від часу;
  • обчислити ємність конденсатора;
  • обчислити опір конденсатора;
  • визначити який метод зарядження конденсатора ефективніший.

Обєктом дослідження служили активовані вуглецеві матеріали, отримані із природної сировини ( фруктові кісточки ), що використовуються при побудові СК.

Предметом дослідження служили процеси накопичення електричних зарядів на розвинутій поверхні активованих вуглецевих матеріалів.

 

І Суперконденсатори


Суперконденсатори або іоністорамі називають конденсатори великої електричної ємності, що накопичують енергію в подвійному електричному шарі на поверхні високопористий структури. Вони характеризуються: Великою питомою ємністю; великою питомою потужністю; низькими струмами втрат; великою кількістю циклів заряд-розряд.

1.1.Історія виникнення

Перші cуперконденсатори були розроблені компанією Standard Oil Company у 1966.

У 1997 році дослідники з CSIRO розробили суперконденсатор, який міг зберігати великий заряд за рахунок використання плівкових полімерів в якості діелектрика. Електроди були виготовлені з вуглецевих нанотрубок. У звичайних конденсаторів питома енергія складає 0,5 Вт • год / кг, а у конденсаторів PET вона була в 4 рази більше.

У 2008 році індійські дослідники розробили дослідний зразок іоністора на основі графенових електродів, що володіє питомої енергоємністю до 32 Вт • год / кг, порівнянну з такої для свинцево-кислотних акумуляторів (30-40 Вт • год / кг) [1].

1.2.Переваги

З появою СК стало можливим використовувати конденсатори в електричних колах не тільки як перетворюючий елемент, але і як джерело струму. Такі елементи мають декілька переваг над звичайними хімічними джерелами струму – гальванічним елементами і акумуляторами:

• високі швидкості зарядки і розрядки.

• мала деградація навіть після сотень тисяч циклів заряду / розряду.

• мала вага.

• низька токсичність матеріалів.

• висока ефективність (більше 95%).

• неполярні (хоча на іоністорах і зазначені «+» і «-», це робиться для позначення полярності залишкової напруги після його зарядки на заводі-виробнику).

1.3.Недоліки

• Питома енергія менше, ніж у традиційних джерел (3-5 Вт • г / кг при 30-40 Вт • год / кг для батарейок).

• Напруга залежить від ступеня зарядженості.

• Можливість вигоряння внутрішніх контактів при короткому замиканні.

• Малий термін служби (сотні годин) на граничних напругах заряду.

1.4.Принцип роботи, конструкції і типи СК

Існує кілька основних конструкцій СК. У більшості представлених на ринку СК електроди виконані з різних сортів нанопорістого вуглецю. Між електродами розташований сепаратор, проникний для іонів водного або рідкого органічного електроліту (симетрична конструкція, рис. 3). При подачі різниці потенціалів на електродах формуються ДЕС, утворені надлишковими носіями протилежної полярності. Ємності ДЕС електродів C1 і C2 з’єднані послідовно через електроліт, так що загальна місткість СК C = C1C2 / (C1 C2), а при C1 = C2 величина C = C1 / 2. Для збільшення ємності СК розміри нанопор анода (катода) підбираються так, щоб в пори могли входити негативні (позитивні) іони електроліту, що мають різні розміри.

Розроблено ряд електрохімічних конденсаторів асиметричної конструкції, в яких один електрод (звичайно негативний) виконаний з активованого вуглецевого матеріалу і є ідеально поляризованого, а на іншому електроді в процесі зарядно-розрядного циклу йдуть фарадеевскіе процеси (неполярізуемий електрод), Що супроводжуються зміною маси електрода й переносом заряду через гетерограніцу електрод / електроліт. Ємність позитивного електроду звичайно більш ніж на порядок перевищує ємність негативного електрода при однакових розмірах. Ємність асиметричного СК визначається ємністю поляризованого електрода: С = С1.

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Porysti Vugl Mater (669.7 KiB, Завантажень: 4)

Сторінка: 1 2 3 4 5 6
завантаження...
WordPress: 23.21MB | MySQL:26 | 0,326sec