Вивчення електрохромного пристрою на основі плівки Ni(OH)2/ПВС з сітчастим срібним протиелектродом

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, Російська Федерація 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, Російська Федерація https://orcid.org/0000-0002-8012-6732

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.181396

Ключові слова:

гідроксид нікелю, полівініловий спирт, електрохромний пристрій, сітчастий електрод, травлення, протиелектрод, срібло

Анотація

Робота присвячена розробці і випробуванню електрохромного пристрою на основі композитної плівки Ni(OH)2/ПВС (полівінілового спирту)  і сітчастого протиелектрода. У якості матеріалу сітчастого електрода був використаний мідний дріт з гальванічно нанесеним срібним покриттям. В якості основи для осадження електрохромного матеріалу було використано скло з покриттям, яке складалось з оксида олова, допованого фтором, який піддавали спеціальній обробці. Обробка полягала в неглибокому розчиненні поверхні методом м'якого електрохімічного травлення. Відстань поміж сітчастим та електрохромним електродами була невеликою і складала 1,5 мм.

Запропонована конструкція електрохромного пристрою може привести до значного зменшення його собівартості. З іншого боку заявлена конструкція накладає обмеження на спектр можливого її застосування: верхні частини оглядових вікон, світлові вікна, перегородки в приміщеннях.

В результаті проведення досліджень було показано, що електрохромний пристрій працездатний і може бути використаний як прототип для подальшого масштабування. Також в результаті випробувань були підібрані параметри електрохімічного циклування – вікно робочих напруг і робоча густина струму. Встановлено, що використання гальваностатичного режиму при затемненні та освітленні приводить до лінійних оптичних характеристик пристрою. Використання обраного вольтдинамічного режиму веде до погіршення питомих характеристик пристрою – глибини затемнення і оберненості при освітленні.

Показано, що у результаті близькості робочих потенціалів оксиднонікелевого і срібного електродів при затемненні і освітленні напруга пристрою змінює полярність. Крім того, було відзначено, що протягом усіх експериментів газовиділення на електродах пристрою не спостерігалось

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. Lim, C., Kim, K.-J., Maglio, P. P. (2018). Smart cities with big data: Reference models, challenges, and considerations. Cities, 82, 86–99. doi: https://doi.org/10.1016/j.cities.2018.04.011
  2. Casini, M. (2014). Smart windows for energy efficiency of buildings. Proc. of the Second Intl. Conf. on Advances in Civil, Structural and Environmental Engineering- ACSEE 2014, 273–281.
  3. Smart Windows: Energy Efficiency with a View. Available at: https://www.nrel.gov/news/features/2010/1555.html
  4. Al Dakheel, J., Tabet Aoul, K. (2017). Building Applications, Opportunities and Challenges of Active Shading Systems: A State-of-the-Art Review. Energies, 10 (10), 1672. doi: https://doi.org/10.3390/en10101672
  5. Smart windows: electrochromic windows for building optimisation. Available at: https://www.sageglass.com/sites/default/files/masdar_technology_journal_issue_5_september_2018_smart_windows.pdf
  6. Kraft, A. (2018). Electrochromism: a fascinating branch of electrochemistry. ChemTexts, 5 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s40828-018-0076-x
  7. Lee, E. S., DiBartolomeo, D. L., Selkowitz, S. E. (2000). Electrochromic windows for commercial buildings: Monitored results from a full-scale testbed. LBNL Publications, 1–16.
  8. Cheng, W., Moreno-Gonzalez, M., Hu, K., Krzyszkowski, C., Dvorak, D. J., Weekes, D. M. et. al. (2018). Solution-Deposited Solid-State Electrochromic Windows. iScience, 10, 80–86. doi: https://doi.org/10.1016/j.isci.2018.11.014
  9. Low cost voltage-controlled window can be tuned to block visible and/or infrared light. Available at: https://arpa-e.energy.gov/sites/default/files/documents/files/UTAustin_OPEN2012%20_ExternalProjectImpactSheet_FINAL.pdf
  10. Alesanco, Y., Viñuales, A., Rodriguez, J., Tena-Zaera, R. (2018). All-in-one gel-based electrochromic devices: Strengths and recent developments. Materials, 11 (3), 414. doi: https://doi.org/10.3390/ma11030414
  11. Pehlivan, İ. B., Marsal, R., Pehlivan, E., Runnerstrom, E. L., Milliron, D. J., Granqvist, C. G., Niklasson, G. A. (2014). Electrochromic devices with polymer electrolytes functionalized by SiO2 and In2O3:Sn nanoparticles: Rapid coloring/bleaching dynamics and strong near-infrared absorption. Solar Energy Materials and Solar Cells, 126, 241–247. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2013.06.010
  12. Atak, G., Coşkun, Ö. D. (2019). Effects of anodic layer thickness on overall performance of all-solid-state electrochromic device. Solid State Ionics, 341, 115045. doi: https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.115045
  13. Yang, X., Cong, S., Li, J., Chen, J., Jin, F., Zhao, Z. (2019). An aramid nanofibers-based gel polymer electrolyte with high mechanical and heat endurance for all-solid-state NIR electrochromic devices. Solar Energy Materials and Solar Cells, 200, 109952. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2019.109952
  14. Wu, T.-Y., Li, W.-B., Kuo, C.-W., Chou, C.-F., Liao, J.-W., Chen, H.-R., Tseng, C.-G. (2013). Study of poly(methyl methacrylate)-based gel electrolyte for electrochromic device. International Journal of Electrochemical Science, 8 (8), 10720–10732.
  15. Sonavane, A. C., Inamdar, A. I., Deshmukh, H. P., Patil, P. S. (2010). Multicoloured electrochromic thin films of NiO/PANI. Journal of Physics D: Applied Physics, 43 (31), 315102. doi: https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/31/315102
  16. Kotok, V., Kovalenko, V. (2019). Material selection for the mesh electrode of electrochromic device based on Ni(OH)2. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (100)), 54–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176439
  17. 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.
  18. 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
  19. Gayon Lombardo, A., Simon, B. A., Taiwo, O., Neethling, S. J., Brandon, N. P. (2019). A pore network model of porous electrodes in electrochemical devices. Journal of Energy Storage, 24, 100736. doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2019.04.010
  20. Ranmode, V., Bhattacharya, J. (2019). Macroscopic modelling of the discharge behaviour of sodium air flow battery. Journal of Energy Storage, 25, 100827. doi: https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100827
  21. Bar, G., Strum, G., Gvishi, R., Larina, N., Lokshin, V., Khodorkovsky, V. et. al. (2009). A new approach for design of organic electrochromic devices with inter-digitated electrode structure. Solar Energy Materials and Solar Cells, 93 (12), 2118–2124. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2009.08.013
  22. 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
  23. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L. (2019). Non-Metallic Films Electroplating on the Low-Conductivity Substrates: The Conscious Selection of Conditions Using Ni(OH)2 Deposition as an Example. Journal of The Electrochemical Society, 166 (10), D395–D408. doi: https://doi.org/10.1149/2.0561910jes
  24. 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
  25. 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.
  26. 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
  27. Cheng, W., He, J., Dettelbach, K. E., Johnson, N. J. J., Sherbo, R. S., Berlinguette, C. P. (2018). Photodeposited Amorphous Oxide Films for Electrochromic Windows. Chem, 4 (4), 821–832. doi: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2017.12.030
  28. Smart Films. Electrochromic glass. Available at: http://smartfilmsinternational.com/wp-content/uploads/solar/SFI-Electrochromic-brochure.pdf
  29. Fleig, J., Maier, J. (1997). The Influence of Inhomogeneous Potential Distributions on the Electrolyte Resistance in Solid Oxide Fuel Cells. ECS Proceedings Volumes, 1997-40, 1374–1384. doi: https://doi.org/10.1149/199740.1374pv
  30. Sangeetha, T., Chen, P.-T., Cheng, W.-F., Yan, W.-M., Huang, K. (2019). Optimization of the Electrolyte Parameters and Components in Zinc Particle Fuel Cells. Energies, 12 (6), 1090. doi: https://doi.org/10.3390/en12061090
  31. Kotok, V. A., Kovalenko, V. L. (2019). A New Low-cost Semitransparent Electrochromic Device Based on Ni(OH)2/FTO and AgXOY/Cu Electrodes. Electrochemistry Conference – 2019, 30. Available at: https://electrochem2019.meetinghand.com/projectData/869/webData/Elektro-2019-Book_k.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-10-23

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2019). Вивчення електрохромного пристрою на основі плівки Ni(OH)2/ПВС з сітчастим срібним протиелектродом. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(6 (101), 49–55. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.181396

Номер

Том 5 № 6 (101) (2019): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

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.