Исследование влияния плазменной обработки углеродного войлока на его электрохимические свойства

,
https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-4-4-12
 4-12 стр.
В наше время в мире быстро растет популярность ванадиевых проточных батарей в связи с более высокой стабильностью при длительной эксплуатации и низкими затратами при создании систем с длительным временем автономной работы. В то же время, исследования, направленные на разработку методов повышения электрокаталитической активности углеродных войлочных материалов по отношению к ионам ванадия, были в значительной степени разработаны для увеличения удельной мощно-сти проточных ячеек, которые являются неотъемлемой частью ванадиевых проточных батарей. Одним из подходов к модификации этих материалов является плазменная обработка. В этой работе была проведена двухстадийная плазменная обработка углеродного войлока, сначала в среде одного газа, а затем в среде другого газа. В качестве газа выбраны кислород и азот. Было показано, что независимо от порядка, в котором проводится плазменная обработка, наблюдается схожая тенденция в значении разности потенциалов между пиком окисления и пиком восстановления, сначала она увеличивается на первой стадии, а затем уменьшается в второй этап. Однако обработка азотом на втором этапе имеет тенденцию к более быстрому (почти в 2 раза) уменьшению разности потенциалов, что мы наблюдаем в этой работе.
Ключевые слова:
углеродный войлок, плазменная обработка, электрохимические свойства, электрохимическая реакция
Воропай А.Н.
Кандидат химических наук, доцент, руководитель направления АО «МПОТК «Технокомплект», Государственный университет «Дубна»
Осетров Е.С.
Кандидат физико-математических наук, заместитель директора по науке и инновациям АО «МПОТК «Технокомплект», Государственный университет «Дубна»
1. Trung Nguyen and Robert F., Materials for supercapacitors: Savinell. Flow Batteries // Electrochem. Soc. In-terface. 2010. Vol. 19. P. 54 – 56.
2. Sun B., Skyllas-Kazacos M. Modofication of graphite electrode materials for vanadium redox flow battery application-I. thermal treatment // Electrochemical Acta. 1992. Vol. 37. P. 1253 – 1260.
3. David O. Opar, Rosalynn Nankya, Jihye Lee, Hyun Jung Three-dimensional mesoporous graphene-modified carbon felt for high-performance vanadium redox flow batteries // Electrochimica Acta. 2020. Vol. 330. P. 1 – 14.
4. Jian-Zhang Chen, Wei-Yang Liao, Wen-Yen Hsieh, Cheng-Che Hsu, Yong-Song Chen All-vanadium redox flow batteries with graphite felt electrodes treated by atmospheric pressure plasma jets // Journal of Power Sources Vol. 15. January 2015. Vol. 274. P. 894 – 898.
5. Arunkumar M., Amit Paul, Importance of Electrode Preparation Methodologies in Supercapacitor Applica-tions. ACS Omega. 2017. Vol. 2. P. 8039 – 8050.
6. Wei G., Liu J., Zhao H., Yan C. Electrospun carbon nanofibres as electrode materials toward VO2+/VO2+ redox couple for vanadium flow battery // J. Power Sources. 2013. Vol. 241. P. 709 – 717.
7. Langner J., Bruns M., Dixon D., Nefedov A., Wo¨ll C., F. Scheiba, Ehrenberg H., Roth C., Melke J. Surface properties and graphitization of polyacrylonitrile based fiber electrodes affecting the negative half-cell reaction in vanadium redox flow batteries // J. Power Sources. 2016. Vol. 321. P. 210 – 218.
8. Sun B., Skyllas-Kazacos M. Chemical modification of graphite electrode materials for vanadium redox flow battery applicationdpart II. Acid treatments // Electrochim. 1992. Acta 37. P. 2459 – 2465.
9. L. Eifert Z., Jusys R.J., Behm R. Zeis Side reactions and stability of pre-treated carbon felt electrodes for va-nadium redox flow batteries: A DEMS study // Carbon. 2020. № 158. P. 580 – 587.
10. Shao Y., Wang X., Engelhard M., Wang C., Dai S., Liu J., Yang Z., Lin Y. Nitrogen-doped mesoporous carbon for energy storage in vanadium redox flow batteries // J. Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 4375 – 4379.
11. Sun J., Zeng L., Jiang H.R., Chao C.Y.H., Zhao T.S. Formation of electrodes by self-assembling porous car-bon fibers into bundles for vanadium redox flow batteries // Journal of Power Sources. 2018. Vol. 405. P. 106 – 113.
12. Interaction of vanadium species with a functionalized graphite electrode: A combined theoretical and exper-imental study for flow battery applications / Mohadeseh Meskinfam Langroudi, Christian Silvio Pomelli, Romano Giglioli, Cinzia Chiappe, Maida Aysla Costa de Oliveira, Barbara Mecheri, Silvia Licoccia, Alessandra D'Epifanio // Journal of Power Sources. 2019. Vol. 420. P. 134 – 142.
Воропай А.Н., Осетров Е.С. Исследование влияния плазменной обработки углеродного войлока на его электрохимические свойства // Chemical Bulletin. 2024. Том 7. № 4. С. 4 – 12. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-4-4-12