Оптимізація умов отримання плівок Ni(OH)2 для електрохромних елементів «розумних» вікон

Автор(и)

  • Valerii Kotok Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 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 В’ятський державний університет вул. Московська, 36, м. Кіров, Російська Федерація, 610000, Україна https://orcid.org/0000-0002-8012-6732

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.162572

Ключові слова:

Ni(OH)2, гідроксид нікелю, електрохромізм, NiOOH, плівка, електроосадження, циклічна вольтамперометрія, концентрація, нітрат нікелю

Анотація

Дослідження було проведено для визначення впливу двох факторів на електроосадження плівок Ni(OH)2: концентрації нітрату нікелю в електроліті і наявністю операції сушіння між отриманням плівки і її електрохімічними і оптичними випробуваннями. Для осадження використовували чисті розчини нітрату нікелю без добавок, щоб наявність останніх не ускладнювала аналіз одержуваних даних.

В результаті були отримані дві серії плівок з електролітів, які містять різні концентрації нітрату нікелю 0,01, 0,1 та 1 М. Відмінністю двох серій була відсутність або наявність операції сушіння після отримання. Сушіння плівок проводили в м'яких умовах при кімнатній температурі.

Електрохімічні та оптичні властивості визначали методом циклічної вольтамперометрії з паралельним записом зміни прозорості плівок.

В результаті аналізу отриманих даних було з'ясовано, що рівномірні плівки з приблизно однаковою товщиною можуть бути одержані в інтервалі концентрацій нітрату нікелю від 0,01 до 0,1 М. У розчинах, які містять 1 М нітрат нікелю, осадження відбувалося вкрай нерівномірно. Автори запропонували гіпотезу, згідно з якої така поведінка системи пояснюється перерозподілом густини струму по площі електрода через високу електропровідності концентрованого розчину нітрату нікелю. У свою чергу перерозподіл густини струму призводило до багаторазового підвищення густини струму у поверхні електроліт – повітря. Таке підвищення могло впливати на фронт реакції, який віддалявся від електрода або осадженням Ni (OH)2 з високою товщиною. Останній втрачав контакт з поверхнею електрода і осипався.

У свою чергу було встановлено, що процес сушіння значно впливає на структуру і властивості плівок. Також було показано, що процес сушіння негативно впливає на візуальний вигляд плівок гідроксиду нікелю через утворення сітки тріщин на електроді. На додачу до цього, було припущено, що гідроксид нікелю отриманий електрохімічним шляхом містить велику кількість кристалізаційної води

Біографії авторів

Valerii Kotok, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 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

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Vadym Kovalenko, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005 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

Центр компетенцій «Екологічні технології та системи»

Посилання

  1. Deb, S. K. (1969). A Novel Electrophotographic System. Applied Optics, 8 (S1), 192. doi: https://doi.org/10.1364/ao.8.000192
  2. Wang, J. M., Sun, X. W., Jiao, Z. (2010). Application of Nanostructures in Electrochromic Materials and Devices: Recent Progress. Materials, 3 (12), 5029–5053. doi: https://doi.org/10.3390/ma3125029
  3. How The Magical Windows in Boeing's 787 Dreamliner Work. Available at: https://gizmodo.com/how-the-magical-windows-in-boeings-787-dreamliner-work-5829395
  4. Smart glass for better buildings. Available at: https://www.sageglass.com/en/products
  5. Azens, A., Granqvist, C. (2003). Electrochromic smart windows: energy efficiency and device aspects. Journal of Solid State Electrochemistry, 7 (2), 64–68. doi: https://doi.org/10.1007/s10008-002-0313-4
  6. 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
  7. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). A study of multilayered electrochromic platings based on nickel and cobalt hydroxides. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (12 (91)), 29–35. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121679
  8. Fetcenko, M. A., Ovshinsky, S. R., Reichman, B., Young, K., Fierro, C., Koch, J. et. al. (2007). Recent advances in NiMH battery technology. Journal of Power Sources, 165 (2), 544–551. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.10.036
  9. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). Definition of the aging process parameters for nickel hydroxide in the alkaline medium. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (92)), 54–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127764
  10. Ge, W., Peng, W., Encinas, A., Ruiz, M. F., Song, S. (2019). Preparation and characterization of flowerlike Al-doped Ni(OH)2 for supercapacitor applications. Chemical Physics, 521, 55–60. doi: https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2019.01.022
  11. Kovalenko, V., Kotok, V. (2017). Definition of effectiveness of β-Ni(OH)2 application in the alkaline secondary cells and hybrid supercapacitors. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (89)), 17–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.110390
  12. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Zima, A. S., Kirillova, E. A. Burkov, A. A., Kobylinska, N. G. et. al. (2019). Optimization of electrolyte composition for the cathodic template deposition of Ni(OH)2-based electrochromic films on FTO glass. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 14 (2), 344–353. Available at: http://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2019/jeas_0119_7562.pdf
  13. Kotok, V., Kovalenko, V. (2018). A study of the effect of cycling modes on the electrochromic properties of Ni(OH)2 films. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (96)), 62–69. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150577
  14. Natarajan, C. (1997). Improvement in Electrochromic Stability of Electrodeposited Nickel Hydroxide Thin Film. Journal of The Electrochemical Society, 144 (1), 121. doi: https://doi.org/10.1149/1.1837373
  15. Sonavane, A. C., Inamdar, A. I., Shinde, P. S., Deshmukh, H. P., Patil, R. S., Patil, P. S. (2010). Efficient electrochromic nickel oxide thin films by electrodeposition. Journal of Alloys and Compounds, 489 (2), 667–673. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.09.146
  16. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L., Kovalenko, P. V. 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. Available at: https://pdfs.semanticscholar.org/5628/61836625c1b46d9daeb7bbe73e7d85338519.pdf
  17. Kondalkar, V. V., Patil, P. B., Mane, R. M., Patil, P. S., Choudhury, S., Bhosal, P. N. (2016). Electrochromic Performance of Nickel Oxide Thin Film: Synthesis via Electrodeposition Technique. Macromolecular Symposia, 361 (1), 47–50. doi: https://doi.org/10.1002/masy.201400253
  18. Morisaki, S., Kawakami, K., Baba, N. (1988). Formation of Nickel Oxyhydroxide Thin Films by Electrodepositon and Their Electrochromic Characteristics. Japanese Journal of Applied Physics, 27, 314–318. doi: https://doi.org/10.1143/jjap.27.314
  19. Liu, H.-S., Chang, W.-C., Chou, C.-Y., Pan, B.-C., Chou, Y.-S., Liou, G.-S., Liu, C.-L. (2017). Controllable Electrochromic Polyamide Film and Device Produced by Facile Ultrasonic Spray-coating. Scientific Reports, 7 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-017-11862-1
  20. Abareshi, A., Haratizadeh, H. (2016). Effect of annealing temperature on optical and electrochromic properties of tungsten oxide thin films. Iranian Journal of Physics Research, 16 (3), 47–54. doi: https://doi.org/10.18869/acadpub.ijpr.16.3.47
  21. Sahu, D. R., Wu, T.-J., Wang, S.-C., Huang, J.-L. (2017). Electrochromic behavior of NiO film prepared by e-beam evaporation. Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 2 (2), 225–232. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2017.05.001
  22. Chananonnawathorn, C., Pudwat, S., Horprathum, M., Eiamchai, P., Limnontakul, P., Salawan, C., Aiempanakit, K. (2012). Electrochromic Property Dependent on Oxygen Gas Flow Rate and Films Thickness of Sputtered WO3 Films. Procedia Engineering, 32, 752–758. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.02.008
  23. Jayashree, R. S., Kamath, P. V. (1999). Factors governing the electrochemical synthesis of α-nickel (II) hydroxide. Journal of Applied Electrochemistry, 29, 449–454. doi: https://doi.org/10.1023/A:1003493711239
  24. Senthilkumar, S. T., Kalai Selvan, R. (2014). Fabrication and performance studies of a cable-type flexible asymmetric supercapacitor. Physical Chemistry Chemical Physics, 16 (29), 15692. doi: https://doi.org/10.1039/c4cp00955j
  25. Price Performance. Available at: http://www.optitune.com/price-performance.php

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-04-08

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2019). Оптимізація умов отримання плівок Ni(OH)2 для електрохромних елементів «розумних» вікон. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(5 (98), 35–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.162572

Номер

Том 2 № 5 (98) (2019): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 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.