Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Electrochemical characterization of gelatine derived ceramics

Nowak A. P., Trzciński K., Lisowska-Oleksiak A.

Advances in Materials Science

|

2014

|

Vol. 14, nr 4(42)

75--81

EN

New materials obtained by pyrolysis of gelatine (G) and poly(1,2-dimethylsilazane) (PSN) (weight ratio: G/PSN 70/30) at temperatures 700 and 900 °C were characterized by SEM and Raman spectroscopy. The presence of ceramics influences on the cluster size of the materials. Electrochemical tests were performed by cyclic voltammetry and galvanostatic cyclic polarization. The capacity of G/PSN was 464 and 527 mAh/g for materials pyrolysed at 700 and 900 °C. The capacity fading was 1 % after 17th cycle for G/PSN at 900 °C. This value is higher of 185 mAh/g in comparison to capacity of gelatine pyrolysed at the same conditions.

2

Zastosowanie ditlenku tytanu domieszkowanego niemetalami w ogniwach fotowoltaicznych

Siuzdak K., Vignau L., Lisowska-Oleksiak A.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 259

35--36

PL

Nowe, fotoaktywne materiały mają szczególne znaczenie w badaniach nad otrzymaniem wydajnych ogniw tzw. trzeciej generacji. W przypadku dwóch tego rodzaju urządzeń: barwnikowych ogniw fotowoltaicznych (ang. dye sensitized solar cells, DSSC) [1] czy ogniw organicznych o tzw. strukturze odwróconej (ang. inverted organic solar cells, I-PV) [2] bardzo ważną rolę odgrywa ditlenek tytanu. W ogniwach typu DSSC oraz I-PV zaproponowano wykorzystanie ditlenku tytanu domieszkowanego siarką (S-TiO2), azotem (N-TiO2) oraz jodem (I-TiO2) [3] – materiałów, które charakteryzują się węższą przerwą energetyczną niż czysty TiO2 i wykazują aktywność w świetle widzialnym. Domieszkowany TiO2 zastosowano jako cienką warstwę buforową (100 nm) w ogniwach organicznych o odwróconej strukturze, a jako warstwę porowatą (3 μm) w barwnikowych ogniwach fotowoltaicznych. Wykorzystanie N-TiO2 oraz I-TiO2 w ogniwach typu I-PV prowadzi do otrzymania wyższych wydajności konwersji energii promieniowania na energię elektryczną (odpowiednio PCE = 1,67% oraz 1,20%), niż gdy warstwę buforową ogniwa tworzył czysty ditlenek tytanu (PCE = 1,00%). Ponadto dla urządzeń z domieszkowanym TiO2 obserwuje się większą stabilność, która przejawiała się w zachowaniu wartości poszczególnych parametrów ogniwa (Voc, ISC, FF, PCE) przez najdłuższy okres czasu. Dla ogniw DSSC o konfiguracji FTO/X-TiO2/N3/elektrolit/Pt/FTO (X – atom domieszki, N3 – standardowy, handlowo dostępny barwnik), w których jedyną zmienną był rodzaj materiału anodowego, najwyższe wydajności otrzymano dla I-TiO2 (3,23%) oraz S-TiO2 (2,95%), a PCE dla urządzenia z warstwą czystego TiO2 wynosiło 1,69%.

EN

New photoactive materials are of particular importance in studies on the third generation of photovoltaic cells. In the case of two such devices: dye sensitized solar cells (DSSC) [1] or inverted organic photovoltaic cells (I-PV) [2] titanium dioxide plays very important role. There are proposed application of titanium dioxide doped with sulfur (S-TiO2), nitrogen (N-TiO2) and iodine (I-TiO2) [3] – materials that have a narrower bandgap energy than pure titania and exhibit photoactivity under visible light. Doped titania dioxide was used as a thin buffer layer (100 nm) in inverted organic cells and as a porous layer (3 μm) in dye sensitized solar cells. The application of N-TiO2 and I-TiO2 in I-PV, leads to the higher photoconversion efficiency of radiation energy into electricity (PCE = 1.67% and 1.20%, respectively) in comparison to cells when buffer layer is made of pure titanium dioxide (PCE = 1.00%). Moreover, for devices with doped TiO2 there is observed greater stability, which is manifested as maintenance of photovoltaic parameters values (Voc, ISC, FF, PCE) for the longest period of time. For DSSC cells with configuration: FTO/X-TiO2/N3/ elektrolyte/Pt/FTO (X – dopant atom, N3 – a standard, commercially available dye), in which the only variable was the type of anode material, the highest efficiency was obtained for I-TiO2 (3.23%) and S-TiO2 (2.95%), and PCE for the device with a layer of pure TiO2 was 1.69%.

3

Superkondensatory jako materiały do magazynowania energii

Lisowska-Oleksiak A., Nowak A. P., Wilamowska M.

Acta Energetica

|

2010

|

nr 1

71-79

PL

Kondensatory elektrochemiczne, zwane także superkondensatorami lub ultrakondensatorami, magazynują energię w polu elektrycznym elektrochemicznej warstwy podwójnej. Zastosowanie elektrod o rozwiniętej powierzchni powoduje uzyskanie dużych wartości pojemności. Już od wielu lat dostępne są na rynku matę kondensatory elektrochemiczne, które stosowane są w niewielkich urządzeniach elektronicznych. Ogromny postęp w inżynierii materiałowej, ewoluującej w kierunku nanotechnologii, sprawia, iż superkondensatory stają się coraz bardziej niezawodnymi urządzeniami współpracującymi zarówno z elektrowniami wiatrowymi, jak i systemami ogniw fotowoltaicznych. Doskonalenie technologii superkondensatorów polega na polepszeniu ich parametrów pracy, zwłaszcza zakresu napięć, oraz uzyskiwanej mocy. W niniejszej pracy przedstawione zostaną podstawowe zasady działania superkondensatorów, charakterystyka ich pracy oraz przykłady ich użycia.

4

Chemical characteristics of new nanopowder of titania doped with nitrogen atoms

Szybowska K., Gazda M., Lisowska-Oleksiak A.

Advances in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, nr 3(21)

23-38

EN

Characteristics of new nitrogen doped TiO2 prepared in an one-pot synthesis where titania (IV) complexes with ligands containing nitrogen atoms were used as a precursor are presented in this paper. The pale yellow nanopowder with crystallite size of 9 – 12 nm is obtained as a product of calcination at 310°C and repeated washing procedure. Elemental analysis shows that nitrogen (1.087 at. pct.) is present in obtained material. The morphology and microstructure of samples were examined by XRD, AFM, UV-VIS and FTIR-ATR techniques. These studies confirm that obtained powder demonstrates a significant decrease in the band gap energy value (Eg = 2.83 eV) comparing to pure TiO2 (Eg 3.22 eV). Presence of N-Ti-O bonds was confirmed via FTIR ATR. Products of the powder thermal decomposition were detected using TG-DSC technique coupled with mass spectrometry (MS). The report presents electrochemical studies which allow estimation of a flatband potential Efb on the basis of the Mott-Schottky relation.

5

Superkondensatory w systemach do magazynowania i konwersji energii elektrycznej

Lisowska-Oleksiak A., Szybowska K., Wilamowska M.

Przegląd Komunalny

|

2008

|

nr 8

80-82

PL

Kondensatory elektrochemiczne, zwane superkondensatorami, stanowią alternatywne do wtórnych ogniw galwanicznych (akumulatorów) urządzenia do magazynowania ładunku elektrycznego. W kondensatorach tego typu ładunek gromadzony jest dzięki istnieniu elektrycznej warstwy podwójnej na granicy faz pomiędzy elektrodą a elektrolitem.

6

Energy dispersive X-ray analysis and micro-raman studies of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) modified by metal hexacyanoferrates

Nowak A. P., Lisowska-Oleksiak A., Kozanecki M., Kotarba S., Zieliński A.

Advances in Materials Science

|

2008

|

Vol. 8, nr 1(15)

135-141

EN

Hybrid conducting films, obtained by modification of poly(3,4-ethylenedioxytiophene) doped with Fe(CN)6 4-/3- ions by multicyclic polarization in aqueous FeCl3, NiCl2, and CoCl2 electrolytes, were examined by Energy Dispersive X-ray (EDX) and Micro-Raman measurements. EDX analysis allows to propose composition of metal hexacyanoferate (Mehcf) obtained inside polymer matrix as follows: Fe4[Fe(CN)6]3, Co3[Fe(CN)6]2, NiFe[Fe(CN)6] for materials modified in FeC3, CoCl2 and NiCl2 aqueous electrolytes respectively. Micro-Raman measurements show that the signal from CN is hindered for hybrid systems in comparison with inorganic Mehcf. Stoichiometry of inorganic part of the hybrid materials has been established by means of EDX measurements.

7

Badania reakcji elektrodowych w elektrolicie poli(oksyetylenowym) zawierającym sole litu

Lisowska-Oleksiak A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej. Chemia

|

2002

|

nr 50 (593)

3--92

PL

W niniejszej pracy przedstawiono opis zjawisk zachodzących na elektrodach w rozpuszczalnikach polieterowych z solami litu w zakresie potencjałów odpowiadających wykorzystaniu elektrolitów w odwracalnych ogniwach litowych. Badania podzielono na trzy grupy odpowiednio do potencjałów: i) elektrody idealnie polaryzowalnej, ii) anody litowej oraz Ui) katody. Badane polietery to 1,n-dimetoksy poli(oksyetylen) CH3(OCHzCHz)nOCH3, (PEOn = 2, 4, 8, 10) oraz poli(oksyetylen) zawierający w budowie łańcucha grupy oksymetylenowe [(CHzCHzO)mCHzO]", (PMEO). Przeprowadzono systematyczne badania elektrycznej warstwy podwójnej na granicy faz pomiędzy elektrodą idealnie polaryzowalną a elektrolitem polieterowym. Podano ogólne zal ości pomiędzy gęstością ładunku elektrody a stanem cząsteczki rozpuszczalnika w obszarze złącza elektroda/elektrolit w funkcji długości łańcucha polieteru liniowego. Zaproponowano klasyfikację badanych rozpuszczalników polieterowych zgodnie z klasycznym modelem Parsonsa oraz opierając się na modelu żel owym metalu. Badane polietery liniowe sklasyfikowano w grupie rozpuszczalników, które nie ulegają asocjacji. Obliczenia zgodne z modelem żel owym metalu wykazały zależność pomiędzy długością łańcucha cząsteczki PEO a jej podatnością na działanie zewnętrznego pola elektrycznego. W zakresie wysokich ładunków ujemnych elektrody idealnie' polaryzowalnej maleje podatność cząsteczek PEO na działanie zewnętrznego pola wraz ze wzrostem długości łańcucha polimeru. W obszarze ładunków dodatnich i bliskich zera długość łańcucha nie ma wpływu na wartości mierzonej pojemności dipolowej, pochodzącej od cząsteczek rozpuszczalnika. Obszar pracy anody ogniwa przedstawiono w odniesieniu do kinetyki elektrodowego procesu osadzania i roztwarzania litu w rozpuszczalniku polieterowym w zależności od długości łańcucha cząsteczki polieteru CH3(OCHzCHz)nOCH3 i rodzaju wybranych soli litu. Określono typ krystalizacji litu. Przeprowadzono badania reakcji Li++e- Li dla PEOn = 2, 4, 8, 10, oraz polimeru [(CHzCHzO)mCHzO]n z wybranymi solarni litu. Badania wpływu ligandów z grupy eterów koronowych i wybranych podandów, zdolnych do kompleksowania kationu Lt, na kinetykę procesu w wybranym polieterze wykazały, że obecność ligandów supramolekulamych przyczynia się do obniżenia nadpotencjału nukleacji. Przeprowadzono badania roli poli(oksyetylenu) w tworzeniu warstw pasywacyjnych na powierzchni litu. Wykazano, że cząsteczki polieterów liniowych w reakcji z litem metalicznym powodują powstawanie warstw pasywacyjnych o charakterze ochronnym w stosunku do metalicznego litu. Pracę katody scharakteryzowano na przykładzie szkieletowego tlenku A-MnOz oraz warstwowego Li.NiOz będących materiałami o potencjalnym znaczeniu praktycznym. Wyznaczono współczynniki dyfuzji kationu litu w materiale interkalowanym w funkcji składu elektrody za pomocąspektroskopii impedancyjnej. Zaproponowano nowy typ katody dla odwracalnych ogniw galwanicznych. Katodę stanowi poli(3,4-etylenodioksytiofen) domieszkowany poli(4-styrenosulfonianowym) polianionem. Efektywne współczynniki dyfuzji kationu litu w katodzie polimerowej zależą od potencjału elektrody i sąrzędu 10-7 cmZs-l. Szybki transport kationów, pojemność elektryczna i odporność chemiczna wskazują na możliwość użycia tego materiału w ogniwach litowych czy kondensatorach z modyfikowanym elektrolitem polieterowym.

EN

The interface between electrode and polyether electrolyte containing lithium salts is the subject of this wark. Presented studies covers the potential range related to the use of studied electrolytcs in lithium rechargeable batteries. Studies are divided accordingly to three differcnt potential ranges rclated to:- ideally polarizable mercury electrode- lithium metal electrode (possible anode in lithium batteries)- intercalation materials such as A-Mn02 and LixNi02 and polymer electrode poly (3,4ethylenedioxythiophene) doped with polyelectrolyte (possible high voltage cathodes). Polyethers of general formula CH3(OCH2CH2)"OCH3 n = I, 2, 4, 8, 10 (PEOn = 1,2,4) and [CH2O(CH2CH2 O)" ]m containing lithium salts have been studied in contact with ideally polarizable Hg electrode. Electrical double layer measurements, carried out by means of impcdance spectroscopy, allowed to classify studied polyethers as un-associated solvents accordingly to Parsons' model and jellum metal approach proposed by Badiali. It has been demonstrated that PEO(n = 1) maintains vertical position on the electrode surface whereas thc other polyethers remain in the horizontal position. The effect on the specific adsorption observed as a position of Epze was negligible. In the range of high positive electrode charges solvent molecule-electrode interaction has been found to relate to the polymer molccular weight. The longer polymer chain the stronger interaction between electrode and the solvent molecule. This interaction competes with ionic adsorption. Thc longer polyether chain the lower paI1:ieipation of anionie adsorption in IDe interfacial e1ectric capacitance. The influence of extemal electric field at high negative charges on the stale of the solvent molecule in electric layer has been found to be dependent on the molecular weight of the polyether, the sequence c1early appears at negative charges as: PEO(n = 4) > PEO(n = 8) PEO(n = 10) > PMEO. At law positive electrode charges and c1ose to zero changes in IDe capacitance executed by orientation polarization of perrnanent dipoles was found to be similar for PEO(n = 4, 8, 10). The last relations were accomplished usingjellum model for metal. Studies of IDe electrochemical process of lithium deposition and dissolution in polyether electrolytes cover the potential range responding to anode in lithium baterries. Kinetics and mechanisms for the electrodeposition of lithium from liquid and solid polymer electrolytes formed from lithium salts complexes have been studied using chronoamperometry, cyc1ie voltammetry, chronopotentiommetry. The exchange current densities, nucleation overpotential, coulombie stripping efficiencies and lithium corrosion rates were evaluated for systems with simple salts, lithium salts complexes and with a presence of supramolecular ligands used as additives. The type of nucleation and erystal growth process was deterrnined as a function of polymer electrolyte composition. It was shown that addition of supramolecular ligands: 12-crown-4, 15-crown-5, benzo12-crown-4, benzo15-crown-5, benzo18 crown-6, benzo 16-crown-8 and podand [N,N,N' ,N' ,N",N" heksacycloheksyl-4,4'4"-propylidenotris (3-oxabutyramide)] (C4sHs3N3O6) causes decrease in nucleaction overpotention in all studied cases. Lithium lass dramatically increases in the presence of 12-C-4,15-C-5 and ionophore C4sHs3N3O6' Benzo substituted ligands such as benzo 12-C-4, benzo15-C-5, benzo 16-C-8, keep corrosion fale of lithium metallow. Thus, the modification of polymer electrolyte with addition of liquid craWli ethers initiates unwanted degradation in effectiveness of IDe anode process, which may be overcome with IDe use of benzo substituted ligands. Impedance spectroscopy has been used to grudy passive layer on lithium metal in contact with pure solvent. It was found for IDe first time that polyether plays key role in the forrnation of protective film. Kineties of film growth is found to be related to Solid Electrolyte Interface forrnation. The effect of supramolecular ligands on IDe passive film formation was examined. The presence of liquid craWli ethers and ionophore C4sHs3N3O6 in electrolyte causes increase in passive layer resislance changing the type of passivation and diminishing the role of Solid Electrolyte Interface in the surface layer. The slowest stage at the intercalation cathode process- diffusion of the lithium cations- has been examined using impedance spectroscopy. Two intercalation materials were examined in contact willi liquid ether electrolytes. Self-diffusion coefficient and chemical diffusion coefficient were deterrnined as a function of electrode composition. Highest values were obtained for spinel LixMnO2 than layered (carcinogenic) LixNiO2. Electronieally condueting polymers were tested as a potential intercalation electrode. lonic transport in the polymeric material has been examined by piezo-electrochemical method and chronocoulommetry for polypyrrole doped willi smali anion in aqueous electrolytes as a simple model. It has been found that ionic morion deterrnines the electronie stage of polymer. To redlice number of fluxes crossing interface, smali counter ions have been replaced by polyelectrolyte. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly(4-styrenesulphonate) was tested in contact with polyether electrolytes. Impedance spectroscopy and piezo-microgravimmetry were employed to determined features of ionic morion in polymeric electrode. Effective diffusion coefficient of Li+ reaches values of 10-7 cm2 S-l, which is much higher than for inorganic oxides cathodes. More over, no evidence of passivation of polyrner electrode was recorded. Electrical capacitance of polymer cathode (30-70 F cm-3) in addition to chemical stability of IDe polymer is showing direct application of material in galvanic cells willi modified polyether electrolytes. SEM of prototype rechargeable lithium cell with lithium metal anode and poly(3,4-ethylenedioxythiophene doped with poly(4-styrenesulphonate) is equal to 3.37 V.