Ukladanie a konverzia elektrickej energie

Supekondenzátory s vysokou hustotou energie

Superkondenzátory (tiež známe ako ultrakondenzátory, elektrochemické kondenzátory alebo dvojvrstvové kondenzátory - EDLC) sú elektrochemické zariadenia, ktoré ukladajú, dobíjajú a vydávajú vysoké energetické hustoty v krátkom čase. Vďaka schopnosti efektívne ukladať elektrickú energiu a následne ju veľmi rýchlo uvoľniť, sú kondenzátory ideálnym riešením v prípadoch, kedy je kľúčová krátkodobá záložná energia a špičkový výkon.

Pomocou špeciálnych nanomateriálov, výskumníci UCLA’s California NanoSystems vytvorili " LSG-mangánové kondenzátory", ktoré "ukladajú toľko elektrickej energie ako olovené batérie" a ktoré "sa dokážu dobiť v priebehu niekoľkých sekúnd a uložiť kapacitu približne šiestich najmodernejších komerčne dotupných superkondenzátorov ".

> Ďalšie informácie o LSG-mangánových kondenzátoroch

A elektrochemické prístroje na ich analýzu

Vývoj superkondenzátorov ako takých si vyžaduje prísnu elektrochemickú analýzu. Metrohm Autolab ponúka širokú škálu prístrojov vhodných na takéto analýzy.

> Ďalšie informácie o elektrochemickej analýze s Metrohm Autolab

Anióny a katióny pomocou iónovej chromatografie

Lítium-iónové (Li-ion) batérie sú najdôležitejšou úložnou technológiou v prenosných a mobilných aplikáciách. Vynikajú nielen vysokou úrovňou napätia buniek a flexibilným časom vybíjania, ale aj vysokou hustotou gravimetrickej energie. Pri vývoji a optimalizácii lítium-ionových batérií je jedným z aspektov mimoriadneho záujmu obsah iónov ako je lítium, fluorid a hexafluórfosfát v elektrolyte alebo v eluátoch rôznych zložiek.

Pomocou iónovej chromatografie je možné stanoviť rôzne anorganické a organické anióny a katióny súčasne a v širokom rozmedzí koncentrácií. Akékoľvek potrebné postupy prípravy vzoriek (eluácia, riedenie, filtrácia) možno automatizovať vďaka technike prípravy vzoriek Metrohm Inline Sample Preparation (“MISP”) Je možné stanoviť nasledujúce ióny:

  • fluorid, hexafluórfosfát, tetrafluórborát a lítium v eluátoch jednotlivých zložiek, ako sú anódy, katódy a separačné fólie
  • fluorid, hexafluórfosfát a lítium v elektrolytických kvapalinách

Na stiahnutie

Voda v lítium-ionových batériách

Elektrolyt v batériách sa skladá zo zmesí bezvodých aprotických rozpúšťadiel a lítiových solí. Lítium-iónové batérie musia byť kompletne bez vody (<20 mg/l), keďže voda reaguje s vodivou soľou, napr. LiPF6, čím vzniká kyselina fluorovodíková.

Obsah vody v elektrolyte sa stanovuje pomocou Karl Fischer coulometrie a metódy s pecou. Prípadne je možné vodu stanoviť manuálne alebo automatizovaným vstrekovaním pomocou dávkovacích jednotiek. Vodu je možné stanoviť nielen v elektrolyte, ale vo všetkých častiach lítium-iónovej batérie - v surovinách, v elektrolytoch používaných do pokovovaných anódových a katódových fólií a v prípravkoch na pokovovanie elektród.

> Ďalšie informácie o Karl Fischer titrácii

Electrochemická charakteristika …

... batérií, elektródových materiálov a elektrolytov

V súčasnosti existuje veľké množstvo typov sekundárnych batérií. Do tejto skupiny patria napríklad svetovo najpoužívanejšie typy batérií - olovené alebo NiCd/NiMH, lítium-iónové, kov-vzduchové, sodno-sírne a sodno-niklové batérie, a ďalšie technológie v štádiu vývoja. Celkový výkon batérií závisí od vlastností použitých elektrolytov ako aj od anódových a katódových materiálov. Elektrochemické metódy sú vhodné napr. na:

  • stanovenie charakteristík prúdu/napätia
  • testovanie zmeny polarity (nabíjanie) batérií
  • charakteristiku účinkov starnutia pomocou elektrochemickej impedančnej spektroskopie (EIS)
  • nahrávanie cyklov vybíjania a nabíjania
  • stanovenie kapacity batérie
  • meranie odolnosti elektrolytu a odolnosti prenosu náboja (elektródová reakcia)
  • stanovenie pulzného výkonu/schopnosti viesť vysoký elektrický prúd
Prístroje Metrohm Autolab sú ideálne na charakteristiku a vývoj batériových materiálov, napr. anódových a katódových materiálov, separácií, elektrolytov, hraničných vrstiev, ako aj stanovenia Fe (II) a Fe (III) v lítium-železo-fosfáte.

Na stiahnutie

… superkondenzátorov

Výkon superkondenzátora sa stanovuje meraním jeho kapacity (ktorá sa môže meniť s použitým potenciálom) a ekvivalentného sériového odporu (ESR). Tieto parametre je možné merať nabitím superkondenzátora pri konštantnom prúde a monitorovaním potenciálnej odozvy (chronopotenciometria), aplikovaním potenciálu a monitorovaním aktuálnej odozvy (chronoampérometria) alebo elektrochemickou impedančnou spektroskopiou (EIS). Čokoľvek sa rozhodnete merať, Metrohm Autolab vám vie ponúknúť vhodný prístroj.

Na stiahnutie

… palivových článkov

Palivové články sa považujú za systémy skladovania chemickej energie, ktoré vyrábajú elektrickú energiu oxidáciou vodíka alebo metánu. Pracujú s vyššou účinnosťou ako tepelné motory a neprodukujú oxid uhličitý. Palivové články sa od batérií líšia tým, že vyžadujú nepretržitý zdroj paliva na udržanie chemickej reakcie. Pokiaľ je pridávané palivo, palivové články produkujú elektrickú energiu.

Existujú rôzne typy palivových článkov, ako sú alkalické (AFC), membrána z polymérnych elektrolytov (PEMFC), priamy metanol (DMFC), kyselina fosforečná (PAFC), roztavený uhličitan (MCFC) alebo palivové články z pevných oxidov (SOFC)

Charakteristika palivových článkov zahŕňa elektrochemickú impedančnú spektroskopiu (EIS), ako aj krivky polarizácie a hustoty výkonu článku smerujúce k optimálnym prevádzkovým podmienkam.

Na stiahnutie

Skúsenosti zákazníkov

"Prístroje Metrohm používame už 10 rokov ... bez akýchkoľvek problémov."

Prof. S. Basu, Oddelenie chemického inžinierstva, Indický technologický inštitút, Delhi