д питомої енергії (інакше звана графік Рейгоуна) для різних електричних енергонакопітельних пристроїв.
1. Аналітичний огляд
1.1 Суперконденсатори
Одне з динамічно розвиваються, у сучасних хімічних джерелах струму (ХДС) - електрохімічні конденсатори, або інакше звані суперконденсатори (СК) [3]. Дані пристрої покликані доповнювати чи заміняти акумулятори у випадках, коли необхідно запасати і віддавати велику кількість енергії за короткий час - кілька секунд. Як наслідок, через це вони сильно поступаються акумуляторам по питомої енергоємності - всього близько 5 Вт * год / кг [3]. СК діляться на 2 класу за способом запасання енергії (і, відповідно, принципом роботи): конденсатори з подвійним електричним шаром (ДЕС-СК) і псевдоконденсатори. Перші працюють за рахунок адсорбції іонів електроліту в порах матеріалів з розвиненою поверхнею, другі - за рахунок швидких поверхневих або околоповерхностних окислювально-відновних реакцій (ОВР).
1.2 Псевдоконденсатори
В псевдоконденсаторах або окислювально-відновних суперконденсаторах заряд накопичується за рахунок швидких і оборотних поверхневих або близько-поверхневих реакцій. Активним матеріалом у них служать такі оксиди як RuO 2, Fe 3 O 4, MnO 2 або володіють електричну провідність полімери [3]. Швидка реакція в псевдоконденсаторах на основі RuO 2 протікає по наступному рівнянню: RuO 2 + xH + + xe -?? RuO 2-x (OH) x, а їх питома ємність заявлена ??в 600 Ф / м. Однак через дорожнечу Ru такі конденсатори не отримали широкого розповсюдження.
Більш дешевим і найбільш вивченим аналогом є псевдоконденсатор на основі діоксиду марганцю. Швидка ОВР в ньому заснована на поверхневій адсорбції катіонів електроліту Ka + і залучення протонів відповідно до реакції:
2 + xKa + + yH + + (x + y) e -?? MnOOKa x H y
Використовувані в якості активного матеріалу мікропорошки або мікроплівки MnO 2 демонструють ємність близько 150 Ф / г [3].
В даний час у зв'язку з відносною дешевизною MnO 2 безліч досліджень спрямоване на вдосконалення технології виробництва електродів на його основі. Так автори [4] запропонували отримувати наноструктурний MnO 2 з KMnO 4 при кімнатній температурі в присутності спирту (етилового, метилового або етиленгліколю). Питома ємність отриманого матеріалу заявлена ??в 202 Ф / м. А A. Eftekhari, F. Molaei запропонували синтезувати MnO 2 гальваностатичного в присутності невеликої кількості вуглецевих нанотрубок [5]. При цьому максимальна питома ємність композиту склала 185,2 Ф / м.
1.3 Конденсатори з подвійним електричним шаром
Перший патент, в якому викладається концепція електрохімічного конденсатора, був отриманий в 1957 році Вескеr'ом. Він використовував вуглець з високою питомою поверхнею (SSA), завдавши його на металевий струмоприймач в розчині сірчаної кислоти. У 1971 NEC (Японія) за ліцензією енергетичної компанії SOHIO розробила конденсатори на водному електроліті для енергозберігаючих пристроїв в електроніці, і цей варіант застосування можна вважати відправною точкою використання електрохімічних конденсаторів в пристроях виробничого призначення. Самим часто вживаним матері...
