Pomiarowa estymacja parametrów modeli ułamkowego rzędu nowej klasy symetrycznych superkondensatorów polimerowych

• Autorzy: Gocki Michał , Jakubowska-Ciszek Agnieszka , Pruski Piotr

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.11.46

Warianty tytułu

EN

Measurement estimation of fractional-order model parameters for a new class of symmetrical polymer supercapacitors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano wyniki badań nad nowymi materiałami polimerowymi elektroprzewodzącymi do budowy superkondensatorów, skonstruowanych na bazie polipirolu. Wykonano pomiary ich charakterystyk częstotliwościowych zespolonej impedancji metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Do zamodelowania impedancji tych elementów przyjęto wybrane, znane w literaturze modele ułamkowego rzędu. Do estymacji parametrów tych modeli wykorzystano algorytm optymalizacyjny roju cząstek (z ang. Particle Swarm Optimization – PSO).

EN

The paper presents the results of research on new electroconductive polymer materials, based on polypyrrole, for the construction of supercapacitors. Measurements of the complex impedance frequency characteristics were performed for these elements using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method. Selected fractional-order models, known from literature, have been used to model the impedance of these elements. The Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm has been used to estimate parameters of these models.

Słowa kluczowe

PL

superkondensator; model ułamkowego rzędu; elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna; EIS; polipirol

EN

supercapacitor; fractional-order model; electrochemical impedance spectroscopy; EIS; polypyrrole

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 11
• Strony: 224--228
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gocki Michał

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczno-Technologiczny, Laboratorium Naukowo-Dydaktyczne Nanotechnologii i Technologii Materiałowych, ul Towarowa 7a, 44-100 Gliwice

autor

Jakubowska-Ciszek Agnieszka

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektrotechniki i Informatyki, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0001-5379-1174

autor

Pruski Piotr

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektrotechniki i Informatyki, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0003-2202-9616

Bibliografia

• [1] Geng Z., Mannerhagen F., Thiringer T., Characterization of lithium ion supercapacitors, IEEE, EPE'20 ECCE Europe, 2020, ISBN: 978-9-0758-1536-8
• [2] Pullanchiyodan A., Manjakkal L., Dahiya R., Metal coated fabric based asymmetric supercapacitor for wearable applications, IEEE Sensors Journal, No. 21(23), (2021) 26208-26214, doi: 10.1109/JSEN.2021.3058894
• [3] Bogusz W., Krok F., Elektrolity stałe, właściwości elektryczne i sposoby ich pomiaru, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1995
• [4] Gocki M., Badania nad zastosowaniem wybranych polimerów przewodzących do magazynowania energii elektrycznej, praca magisterska, Katedra Fizykochemii i Technologii Polimerów Wydziału Chemicznego Politechniki Śląskiej, 2021
• [5] Woźniak P., Dualny system zasobników energii w aucie hybrydowym: optymalizacja systemu zarządzania energią oraz analiza wpływu typu zasobnika na osiągi pojazdu, Przegląd Elektrotechniczny, nr 4 (2022), 113-118, doi:10.15199/48.2022.04.24
• [6] Plebankiewicz I., Przybył W., Solarny Magazyn Energii – rozwiązanie oparte na komercyjnych krzemowych ogniwach słonecznych i superkondensatorach, Przegląd Elektrotechniczny, nr 1 (2022), 139-142, doi:10.15199/48.2022.01.28
• [7] Rogowski S., Sibiński M., Garlikowski K., Zastosowanie superkondensatorów w instalacjach fotowoltaicznych, Przegląd Elektrotechniczny, nr 12 (2021), 173-178, doi:10.15199/48.2021.12.36
• [8] Krajewska A., Opracowanie sensorów elektrochemicznych do oznaczania zawartości akrylamidu i kwasu akrylowego w produktach żywnościowych, rozprawa doktorska, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, 2009
• [9] Geiger W. E., Barriere F., Organometallic Electrochemistry Based on Electrolytes Containing Weakly-Coordinating Fluoroarylborate Anions, Accounts of Chemical Research, tom 43, 2010
• [10] Lisowska-Oleksiak A., Nowak A. P., Wilamowska M., Superkondensatory elektrochemiczne jako urządzenia do magazynowania energii, Acta Energetica, R. 2, nr 3 (2010), 71-79
• [11] Kozdra S., Opaliński I., Leś K., Chauveau J., Modyfikacja mechanochemiczna kompozytu z polifluorku winylidenu jako składników elektrolitów akumulatorów litowo-jonowych, Inżynieria i aparatura chemiczna, nr 6, 2016, 233-236
• [12] Gocki M., Nowak A.J., Analiza charakterystyki polimerów elektroprzewodzących metodą Elektrochemicznej Spektroskopii Impedancyjnej, Międzynarodowa Studencka Konferencja Naukowa TalentDetector2022_Winter, Seria wydawnicza: Prace Katedry Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, s. 231-238, Gliwice, 2022
• [13] Buller S., Karden E., Kok D., De Doncker R.W., Modeling the dynamic behavior of supercapacitors using impedance spectroscopy, IEEE Transactions on Industry Appplications, Vol. 38 (6), 2002, 1622-1626
• [14] Freeborn T.J., Elwakil A.S.: Measurement of SupercapacitorFractional-Order Parameters from Voltage-Excited Step Response, IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in CAS, Vol. 3, 2013, 367-376
• [15] Martin R., Quintana J.J., Ramos A., Nuez I., Modeling electrochemical double layer capacitor, from classical to fractional impedance, The 14th Medditeranean Electrotechnical Conf., Ajaccio, 2008, 61-66
• [16] Martin R., Quintana J.J., Ramos A., Nuez I., Fractional equivalent impedance of electrochemical double layer capacitors combinations, Journal Europeen des Systemes Automatises, RS-JESA, Vol. 42, 2008, 923-928
• [17] Semary M.S., Fouda M. E., Hassan H.N., Radwan A. G., Realization of fractional-order capacitor based on passive symmetric network, Journal of Advanced Reseach, Vol. 18 (2019), 147-159
• [18] Martin R., Quintana J.J., Ramos A., Nuez I., Modeling electrochemical double layer capacitor, from classical to fractional impedance, Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, Vol. 3 (2008), 61-66, doi: 10.1109/MELCON.2008.4618411
• [19] Hidalgo-Reyes J.I., Gomez F., Escobar- Jimenez R.F., et al., Determination of supercapacitor parameteres based on fractional differential equations, International Journal of Circuit Theory and Application, Vol. 47, Is. 8 (2019), 1225-1253
• [20] Jakubowska-Ciszek A., Walczak J., Frequency method for determining the equivalent parameters of fractional-order elements LβCα, Conf. on Non-Integer Order Calculus and Its Applications RRNR 2018, Advances in Non-Integer Order Calculus and Its Applications, Springer Nature (2020), 250-267, doi: 10.1007/978-3-030-17344-9_19
• [21] Poli R., Kennedy J., Blackwell T., Particle swarm optimization. An overview., Springer, Swarm Intell, vol. 1 (2007), 33-57, doi: 10.1007/s11721-007-0002-0
• [22] Fernandes C., Fachada N., Laredo J., Merelo J., Particle Swarm and Population Structure. Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation, Conference Companion CECCO, July 2018, 85–86, doi: 10.1145/3205651.3205779

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).