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活性炭的电化学性能
文章作者:韩研网络部 更新时间:2017-9-5 14:25:16

  活性炭的电化学性能,能源问题是二十一世纪最显着的全球性挑战之一。全球对能源供应和环境保护的需求急剧增加,迫使世界面临经济危机。根据最近的报道,每年全球能耗约为4.1×10 20 J--其的80%来自不可再生的碳密集的化石燃料,包括煤,石油,天然气。过度依赖燃烧化石燃料带来许多环境问题,导致全球经济的负担加重。随着世界的不断发展,能源需求迅速增长,而地球的不可再生能源总量相当有限。因此,安全性,实用性,可持续性和性能良好的显影的能量转换和存储设备是必要为了满足不断增长的能源需求和减少对环境的应力。

  电化学电容器近来引起了人们的极大兴趣,由于其众多的优点,包括显着的循环效率,期望的循环寿命,快速的充电/放电率和优异的功率密度,以及它们在便携式电子,混合电动汽车,和存储器的备用设备。毫无疑问,活性炭双层电容器的性能主要由其电极材料的类型和形式决定。基于各种形式,功能和活性炭的超级电容器的纹理电位电极材料的研究已经报道了。在电极材料的超级电容器的视图,集约受到人们的重视,以活性炭为材料,例如活性炭,石墨烯,碳纳米结构如管和纤维,得自碳化物的碳,等等。

活性炭的电化学性能

  另外,活性炭具有更丰富的多孔结构,杂原子自掺杂,物理化学稳定性和环保性等优点的易于获得和可再生的碳材料被广泛应用于能源相关领域,以满足能源供应的迫切需求。截至目前,各种活性炭材料已经被极大地用作前体以获得用于制造电容器研究,如坚果壳,椰壳,木质,动物骨,纤维等。大多数报告称,活性炭的能量储存性能都超过其他非活性炭材料的储能性能。

  活性炭的电化学性能

  将电极由5%的PTFE,10%的乙炔碳黑,和85%的活性炭。将所有材料均匀混合,然后在1.4MPa下压在镍泡沫基材上,然后在真空烘箱中在110℃下干燥12小时。每个集电器上的活性物质的量约为4.7mg·cm -2。通过多孔膜分离的6M KOH电解质水溶液组装对称双电极电池。采用循环伏安法(CV),恒电流充放电(GCD)和电化学阻抗光谱(EIS)测试来研究样品的电容性能。在0.01Hz-100KHz的频率范围内以5mV的幅度在开路电位下测量EIS光谱。所有的电化学测量在电化学工作站上进行。所有试验均在室温下进行。

  活性炭的形态和结构

  四个活性炭样品(LSC-1-4)的XRD图谱显示没有尖锐和强峰(如图1所示),表明所有活性炭样品的非晶状态。一方面,位于约23°的一个宽峰和位于44°的弱峰是无定形石墨碳的特征峰,表明LSC样品的石墨化程度有限。另一方面,以44°为中心的弱峰的出现表明电导率的提高。特别地,LSC-1在44°处观察到的较为尖锐的峰值表明,与其他样品相比,LSC-1的石墨化程度提高。

活性炭的电化学性能研究

  活性炭的电化学表征

  活性炭的几个样品等基于活性炭的超级电容器(SC-LSC)的电容性,LSC-3和LSC-4分别通过电化学技术序列进行评估,包括室温下的CV,GCD和EIS测试。图2表示不同扫描速率的四个SC-LSC的CV曲线,其电势窗范围为0至0.8V。如所看到的,所有超级电容活性炭在相对低的扫描速率下呈现具有矩形形状的理想电容性能,即充电 - 放电过程中双层电容器的典型性质。即使在500 mV·s -1的高扫描速率下,如图2所示d,SC-LSCs的CV曲线保持了伏安曲线的准矩形形状,几乎没有变形,这可归因于样品的优良的导电性和低质量传输电阻。显然,由于短离子通道和电解质储层的快速离子运输源自活性炭样品的分层孔结构。类似地,与其他样品相比,超级电容活性炭由于理想的分层多孔结构和活性炭的高表面积而显示出最高的电容值。

  活性炭在碳化活化前基于不同的预处理,由纤维材料合成四种活性炭。所有制备的活性炭主要表现为微孔结构。发现通过ZnCl 2活化法制备的活性炭表现出最大的比表面积,并且在所有活性炭样品中表现出最佳的电化学性能,其中0.1A·g 的电容为107.4F·g -1 -1在对称的双电极电池。这些活性炭基超级电容器的电容仅随着电流密度大于1A·g -1而略有变化。所有超级电容器显示出优异的电化学稳定性,并且在1A·g -1的 5000次充放电循环后,LSC-1型超级电容器的电容保持在92.6%以上。这些结果表明,纤维材料可以被认为是通过合理设计制备具有高表面积和优异电化学性质的活性炭的良好候选物。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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