Вибір режиму формування цинкового сітчастого електроду для електрохромного пристрою із можливістю рекуперації енергії

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/10.15587/1729-4061.2020.200559

Ключові слова:

електрохромний пристрій, гідроксид нікелю, полівінілбутираль, цинк, цинкат, цинковий електрод, рекуперація, хімічне джерело струму, розряд, заряд

Анотація

Запропонований сітчастий цинковий протиелектрод для створення електрохромного пристрою з можливістю рекуперації електричної енергії, витраченої на процес затемнення. Пошук відповідного режиму формування цинкового сітчастого електрода необхідної ємності реалізовували за допомогою декількох підходів: використання багатожильних основ, осадження цинку з різних типів електролітів, використання намазних електродів активною масою різного складу. Осадження цинку з простого сульфатного електроліту дозволяло одержати хороші осади, однак такий електрод не забезпечував необхідної ємності. Цинкові осади, отримані з лужного цинкатного електроліту, мали розвинену поверхню і велику ємність, але при цьому спостерігалось осипання цинку, значне збільшення товщини електроду і темний колір осаду. Намазний електрод з пастою на основі оксиду цинку, графіту і полівінілбутіралю показав найкращу ємність – 0,83 мА∙год. Запропонований спосіб формування сітчастого цинкового електрода використаний для розробки електрохромного пристрою з можливістю рекуперації електричної енергії.

Прототип, зібраний з намазними електродами, демонстрував стабільні характеристики при глибині затемнення – 50 %. Показана можливість рекуперації електричної енергії шляхом використання електрохромного пристрою як хімічного джерела струму при його розряді на активний опір у вигляді світлодіоду

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. Global energy statistical yearbook 2019. Available at: https://yearbook.enerdata.net/total-energy/world-consumption-statistics.html
  2. Energy. Available at: https://ourworldindata.org/energy
  3. Vlasov, A. I., Shakhnov, V. A., Filin, S. S., Krivoshein, A. I. (2019). Sustainable energy systems in the digital economy: concept of smart machines. Entrepreneurship and Sustainability Issues, 6 (4), 1975–1986. doi: https://doi.org/10.9770/jesi.2019.6.4(30)
  4. Smart home gadgets for smarter energy consumption. Available at: https://www.whatissmartgrid.org/featured-article/5-smart-home-gadgets-for-smarter-energy-consumption
  5. Smart windows: electrochromic windows for building optimization. Available at: https://www.sageglass.com/sites/default/files/masdar_technology_journal_issue_5_september_2018_smart_windows.pdf
  6. Lampert, C. M. (2004). Chromogenic smart materials. Materials Today, 7 (3), 28–35. doi: https://doi.org/10.1016/s1369-7021(04)00123-3
  7. Ma, D., Wang, J. (2016). Inorganic electrochromic materials based on tungsten oxide and nickel oxide nanostructures. Science China Chemistry, 60 (1), 54–62. doi: https://doi.org/10.1007/s11426-016-0307-x
  8. Xiong, S., Yin, S., Wang, Y., Kong, Z., Lan, J., Zhang, R. et. al. (2017). Organic/inorganic electrochromic nanocomposites with various interfacial interactions: A review. Materials Science and Engineering: B, 221, 41–53. doi: https://doi.org/10.1016/j.mseb.2017.03.017
  9. 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.
  10. 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
  11. Kotok, V., Kovalenko, V. (2019). A study of an electrochromic device based on Ni(OH)2/PVA film with the mesh-like silver counter electrode. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (101)), 49–55. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.181396
  12. 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
  13. Guo, Q., Zhao, X., Li, Z., Wang, D., Nie, G. (2020). A novel solid-state electrochromic supercapacitor with high energy storage capacity and cycle stability based on poly(5-formylindole)/WO3 honeycombed porous nanocomposites. Chemical Engineering Journal, 384, 123370. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123370
  14. Österholm, A. M., Shen, D. E., Dyer, A. L., Reynolds, J. R. (2013). Optimization of PEDOT Films in Ionic Liquid Supercapacitors: Demonstration As a Power Source for Polymer Electrochromic Devices. ACS Applied Materials & Interfaces, 5 (24), 13432–13440. doi: https://doi.org/10.1021/am4043454
  15. Esmail, A., Hashem, H., Soltan, S., Hammam, M., Ramadan, A. (2016). Thickness dependence of electro-optical properties of WO3 films as an electrochromic functional material for energy-efficient applications. Physica Status Solidi (a), 214 (1), 1600478. doi: https://doi.org/10.1002/pssa.201600478
  16. 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
  17. Bahmet'eva, L. M., Pushkin, D. V., Serezhkina, L. B. (2005). Okislitel'no-vosstanovitel'nye reaktsii. Samara: Izd-vo «Univers-grupp», 59.
  18. Skelton, J., Serenyi, R. (1997). Improved silver/zinc secondary cells for underwater applications. Journal of Power Sources, 65 (1-2), 39–45. doi: https://doi.org/10.1016/s0378-7753(96)02611-0
  19. Chang, C.-C., Lee, Y.-C., Liao, H.-J., Kao, Y.-T., An, J.-Y., Wang, D.-Y. (2018). Flexible Hybrid Zn–Ag/Air Battery with Long Cycle Life. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 7 (2), 2860–2866. doi: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b06328
  20. Zeng, X., Yang, Z., Fan, M., Cui, F., Meng, J., Chen, H., Chen, L. (2020). Shape-controlled growth of three-dimensional flower-like ZnO@Ag composite and its outstanding electrochemical performance for Ni-Zn secondary batteries. Journal of Colloid and Interface Science, 562, 518–528. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.11.083
  21. McBreen, J. (1994). Nickel/zinc batteries. Journal of Power Sources, 51 (1-2), 37–44. doi: https://doi.org/10.1016/0378-7753(94)01954-1
  22. 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
  23. Song, Q., Chiu, C. H., Chan, S. L. I. (2006). Nanocrystalline Nickel Hydroxide in Pasted Nickel Electrodes for Rechargeable Nickel Batteries. 2006 International Conference on Nanoscience and Nanotechnology. doi: https://doi.org/10.1109/iconn.2006.340567
  24. Zhang, C., Wang, J.-M., Zhang, Z., Zhang, J.-Q., Cao, C.-N. (2001). Effects of calcium additive on performance of pasted zinc electṙode. Zhongguo Youse Jinshu Xuebao/Chinese Journal of Nonferrous Metals, 11 (5), 780–784.
  25. Zhang, C., Wang, J. M., Zhang, L., Zhang, J. Q., Cao, C. N. (2001). Study of the performance of secondary alkaline pasted zinc electrodes. Journal of Applied Electrochemistry, 31 (9), 1049–1054. doi: https://doi.org/10.1023/A:1017923924121
  26. 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
  27. Kotok, V., Kovalenko, V., Vlasov, S. (2018). Investigation of Ni­Al hydroxide with silver addition as an active substance of alkaline batteries. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (93)), 6–11. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133465
  28. 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
  29. Hosny, A. Y., O’Keefe, T. J., James, W. J. (1989). Hull cell technique for evaluating zinc sulfate electrolytes. Minerals Engineering, 2 (3), 415–423. doi: https://doi.org/10.1016/0892-6875(89)90010-1
  30. Cheng, H., Xiao, H.-F., Chen, Q., Li, X.-M., Qin, W.-M., Chen, B.-S. et. al. (2018). Significantly enhanced dehalogenation selectivity in near-neutral zinc sulfate electrolytes by diffusion dialysis. Journal of Membrane Science, 563, 142–148. doi: https://doi.org/10.1016/j.memsci.2018.05.053
  31. Kotok, V., Kovalenko, V. (2017). The properties investigation of the faradaic supercapacitor electrode formed on foamed nickel substrate with polyvinyl alcohol using. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (12 (88)), 31–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108839
  32. Stender, V. V. (1961). Prikladnaya elektrohimiya. Kharkiv: Iz-vo HGU im. Gor'kogo, 541.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-04-30

Як цитувати

Kotok, V., & Kovalenko, V. (2020). Вибір режиму формування цинкового сітчастого електроду для електрохромного пристрою із можливістю рекуперації енергії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(6 (104), 13–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.200559

Номер

Том 2 № 6 (104) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 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.