Дослідження впливу режимів циклування на електрохромні властивості плівок Ni(OH)2

Автор(и)

  • Valerii Kotok Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Центр компетенцій «Екологічні технології та системи» В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0001-8879-7189
  • Vadym Kovalenko Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Центр компетенцій «Екологічні технології та системи» В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150577

Ключові слова:

електрохромізм, циклування, циклічна вольтамперометрія, гальваностатичний, потенціостатичний електроосадження, Ni(OH)2, гідроксид нікелю

Анотація

В результаті проведених досліджень була отримана серія електрохромних плівок на основі Ni(OH)2 осаджених катодним темплатним методом в однакових умовах. Отримані плівки були використані для порівняння режимів, в яких здійснюється процес затемнення-освітлення. При цьому також були оцінені основні якісні характеристики - середня абсолютна ступінь затемнення, середня незворотність при освітленні і проведено візуальне порівняння плівок в затемненому стані після циклування.

Для визначення впливу різних режимів були запропоновані потенціодинамічні, гальваностатичні і складні режими. Для потенціодинамічних режимів були обрані різні верхні і нижні межі потенціалів-границь циклування. В якості вихідної густини струму для гальваностатичних та складних режимів була обрана густина струму отримана з циклічної вольт амперної кривої. Обрана густина струму відповідала щільності струму катодного піку на п'ятому циклі циклічної вольтамперної кривої знятої в наступному режимі: інтервали потенціалу електрода [201–751 мВ], швидкість розгортки 1 мВ/с.

Проведення процесу затемнення-освітлення в різних режимах показало високу ефективність потенціодинамічних режимів, які дають найбільший ступінь затемнення електрохромного покриття. З іншого боку було показано, що звуження і розширення граничних потенціалів циклування за межі оптимальних, веде до значного погіршення електрохромних характеристик плівок. Гальваностатичні режими показали найбільш оптимальні результати з точки зору абсолютної глибини затемнення і часу затемнення та освітлення. Складні режими показали найгірші результати серед всіх запропонованих. У результаті використання цих режимів абсолютна незворотність при освітленні була значна, а швидкість затемнення та освітлення середня.

У гальваностатичних та складних режимах було знайдено дві струмові площадки на кривих густина струму-час, що може говорити при наявність двох фаз у електрохромному матеріалі: α-Ni(OH)2 та β- Ni(OH)2

Біографії авторів

Valerii Kotok, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Центр компетенцій «Екологічні технології та системи» В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра процесів і апаратів, та загальної хімічної технології

Старший науковий співробітник

Vadym Kovalenko, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 Центр компетенцій «Екологічні технології та системи» В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра аналітичної хімії та хімічної технології харчових добавок і косметичних засобів

Старший науковий співробітник

Посилання

  1. Smart Windows: Energy Efficiency with a View. Available at: https://www.nrel.gov/news/features/2010/1555.html
  2. Qu, H.-Y., Primetzhofer, D., Arvizu, M. A., Qiu, Z., Cindemir, U., Granqvist, C. G., Niklasson, G. A. (2017). Electrochemical Rejuvenation of Anodically Coloring Electrochromic Nickel Oxide Thin Films. ACS Applied Materials & Interfaces, 9 (49), 42420–42424. doi: https://doi.org/10.1021/acsami.7b13815
  3. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Kovalenko, P. V., Solovov, V. A., Deabate, S., Mehdi, A. et. al. (2017). Advanced electrochromic Ni(OH)2/PVA films formed by electrochemical template synthesis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 12 (13), 3962–3977.
  4. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Solovov, V. A., Kovalenko, P. V., Ananchenko, B. A. (2018). Effect of deposition time on properties of electrochromic nickel hydroxide films prepared by cathodic template synthesis. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 13 (9), 3076–3086.
  5. Park, J.-Y., Ahn, K.-S., Nah, Y.-C., Shim, H.-S., Sung, Y.-E. (2004). Electrochemical and Electrochromic Properties of Ni Oxide Thin Films Prepared by a Sol–Gel Method. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 31 (1-3), 323–328. doi: https://doi.org/10.1023/b:jsst.0000048011.77244.5e
  6. Al-Kahlout, A., Pawlicka, A., Aegerter, M. (2006). Brown coloring electrochromic devices based on NiO–TiO2 layers. Solar Energy Materials and Solar Cells, 90 (20), 3583–3601. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2006.06.053
  7. Zhu, L., Ong, W. L., Lu, X., Zeng, K., Fan, H. J., Ho, G. W. (2017). Substrate-Friendly Growth of Large-Sized Ni(OH)2 Nanosheets for Flexible Electrochromic Films. Small, 13 (23), 1700084. doi: https://doi.org/10.1002/smll.201700084
  8. Cai, G., Wang, X., Cui, M., Darmawan, P., Wang, J., Eh, A. L.-S., Lee, P. S. (2015). Electrochromo-supercapacitor based on direct growth of NiO nanoparticles. Nano Energy, 12, 258–267. doi: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2014.12.031
  9. Park, S. H., Lim, J. W., Yoo, S. J., Cha, I. Y., Sung, Y.-E. (2012). The improving electrochromic performance of nickel oxide film using aqueous N,N-dimethylaminoethanol solution. Solar Energy Materials and Solar Cells, 99, 31–37. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.06.023
  10. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). The electrochemical cathodic template synthesis of nickel hydroxide thin films for electrochromic devices: role of temperature. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (11 (86)), 28–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.97371
  11. Lin, F., Gillaspie, D. T., Dillon, A. C., Richards, R. M., Engtrakul, C. (2013). Nitrogen-doped nickel oxide thin films for enhanced electrochromic applications. Thin Solid Films, 527, 26–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.12.031
  12. Kotok, V., Kovalenko, V., Malyshev, V. (2017). Comparison of oxygen evolution parameters on different types of nickel hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (12 (89)), 12–19. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109770
  13. Snook, G. A., Duffy, N. W., Pandolfo, A. G. (2007). Evaluation of the effects of oxygen evolution on the capacity and cycle life of nickel hydroxide electrode materials. Journal of Power Sources, 168 (2), 513–521. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.02.060
  14. Ahn, K.-S., Nah, Y.-C., Sung, Y.-E., Cho, K.-Y., Shin, S.-S., Park, J.-K. (2002). All-solid-state electrochromic device composed of WO3 and Ni(OH)2 with a Ta2O5 protective layer. Applied Physics Letters, 81 (21), 3930–3932. doi: https://doi.org/10.1063/1.1522478
  15. Nah, Y.-C., Ahn, K.-S., Cho, K.-Y., Park, J.-Y., Shim, H.-S., Lee, Y. M. et. al. (2005). Polymer-Laminated Electrochromic Devices Composed of WO3 and Ni (OH)2 on Glass and PET Substrates. Journal of The Electrochemical Society, 152 (12), H201–H204. doi: https://doi.org/10.1149/1.2073088
  16. Abbas, M., Kim, E., Kim, S., Kim, Y. (2016). Comparative Analysis of Battery Behavior with Different Modes of Discharge for Optimal Capacity Sizing and BMS Operation. Energies, 9 (10), 812. doi: https://doi.org/10.3390/en9100812
  17. Kollimalla, S. K., Ukil, A., Gooi, H. B., Manandhar, U., Tummuru, N. R. (2017). Optimization of Charge/Discharge Rates of a Battery Using a Two-Stage Rate-Limit Control. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 8 (2), 516–529. doi: https://doi.org/10.1109/tste.2016.2608968
  18. Stryuchkova, Y. M., Rybin, N. B., Suvorov, D. V., Gololobov, G. P., Tolstoguzov, A. B., Tarabrin, D. Y. et. al. (2017). Study of Ni-Mo electrodeposition in direct and pulse-reverse current. Journal of Physics: Conference Series, 857, 012046. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/857/1/012046
  19. Mentar, L., Khelladi, M. R., Beniaiche, A., Azizi, A. (2013). Influence of the electrodeposition potential on the Co-Cu alloys thin films properties. International Journal of Nanoscience, 12 (1), 1250038. doi: https://doi.org/10.1142/s0219581x1250038x
  20. Rudnik, E., Włoch, G., Czernecka, A. (2014). The Influence Of Potential-Current Conditions on the Electrodeposition of Ni-Sn Alloys from Acidic Chloride-Sulphate Solution. Archives of Metallurgy and Materials, 59 (1), 195–198. doi: https://doi.org/10.2478/amm-2014-0031
  21. Kotok, V. A., Malyshev, V. V., Solovov, V. A., Kovalenko, V. L. (2017). Soft Electrochemical Etching of FTO-Coated Glass for Use in Ni(OH)2-Based Electrochromic Devices. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 6 (12), P772–P777. doi: https://doi.org/10.1149/2.0071712jss
  22. Hall, D. S., Lockwood, D. J., Bock, C., MacDougall, B. R. (2014). Nickel hydroxides and related materials: a review of their structures, synthesis and properties. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 471 (2174), 20140792–20140792. doi: https://doi.org/10.1098/rspa.2014.0792
  23. Srinivasan, V., Weidner, J. W., White, R. E. (2000). Mathematical models of the nickel hydroxide active material. Journal of Solid State Electrochemistry, 4 (7), 367–382. doi: https://doi.org/10.1007/s100080000107
  24. Delahaye-Vidal, A. (1996). Structural and textural investigations of the nickel hydroxide electrode. Solid State Ionics, 84 (3-4), 239–248. doi: https://doi.org/10.1016/0167-2738(96)00030-6
  25. Kovalenko, V., Kotok, V. (2018). Comparative investigation of electrochemically synthesized (α+β) layered nickel hydroxide with mixture of α-Ni(OH)2 and β-Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (92)), 16–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.125886

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-12-12

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2018). Дослідження впливу режимів циклування на електрохромні властивості плівок Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5 (96), 62–69. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150577

Номер

Том 6 № 5 (96) (2018): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Valerii Kotok, Vadym Kovalenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.