ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩЕГО КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА ТЕПЛОЭЛЕКТРОНАКОПИТЕЛЯ  

Устинов А.С., Питухин Е.А. Исследование энергетических характеристик углеродосодержащего композитного материала теплоэлектронакопителя // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2020. Т. 1. № 1. С. 58–65. doi: 10.17586/2226-1494-2020-20-1-58-65

Предмет исследования. Проведены исследования энергетических характеристик углеродосодержащего композитного материала теплоэлектронакопителя. Предложен состав и технология получения композитного материала теплоэлектронакопителя. Исходные компоненты накопителя включают микропорошок графита, жидкое стекло Na2O(SiO2)n и отвердитель — натрий кремнефтористый Na2SiF6. Рассмотрены перспективы использования разработанного теплоэлектронакопителя. Методы. Исследования состава образцов композитного материала проводились методами рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии. Характеристики материала определялись теплофизическим и электрофизическими методами. Основные результаты. Получены образцы углеродосодержащего композитного материала. Разработана технологическая оснастка теплоэлектронакопителя. Получены частотные зависимости импеданса опытных образцов теплоэлектронакопителя, их вольт-амперные характеристики. Исследованы температурные зависимости электроемкости и диэлектрической проницаемости опытных образцов теплоэлектронакопителя в диапазоне 20–60 °С. Получены температурные зависимости удельной теплоемкости и коэффициента теплопроводности при монотонном нагреве. Практическая значимость. Разработанный теплоэлектронакопитель может применяться в системах аварийного освещения и отопления, энергоснабжения при работе в режиме постоянного или компенсационного подзаряда (частное, административ- ное домостроение). Разработанный материал можно применять в датчиках температуры.

1. Kim H., Popov B.N. A mathematical model of oxide/carbon composite electrode for supercapacitors // Journal of the Electrochemical Society. 2003. V. 150. N 9. P. A1153–A1160. doi: 10.1149/1.1593039
2. Kim I.H., Kim J.H., Kim K.B. Electrochemical characterization of electrochemically prepared ruthenium oxide/carbon nanotube electrode for supercapacitor application // Electrochemical and Solid State Letters. 2005. V. 8. N 7. P. A369–A372. doi: 10.1149/1.1925067
3. Du Pasquier A., Plitz I., Menocal S., Amatucci G. A comparative study of Li-ion battery, supercapacitor and nonaqueous asymmetric hybrid devices for automotive applications // Journal of Power Sources. 2003. V. 115. N 1. P. 171–178. doi: 10.1016/S0378-7753(02)00718-8
4. Li H., Cheng L., Xia Y. A hybrid electrochemical supercapacitor based on a 5 V Li-ion battery cathode and active carbon // Electrochemical and Solid State Letters. 2005. V. 8. N 9. P. A433– A436. doi: 10.1149/1.1960007
5. Du C., Yeh J., Pan N. High power density supercapacitors using locally aligned carbon nanotube electrodes // Nanotechnology. 2005. V. 16. N 4. P. 350–353. doi: 10.1088/0957-4484/16/4/003
6. Emmenegger Ch., Mauron Ph., Sudan P., Wenger P., Hermann V., Gallay R., Züttel A. Investigation of electrochemical double-layer (ECDL) capacitors electrodes based on carbon nanotubes and activated carbon materials // Journal of Power Sources. 2003. V. 124. N 1. P. 321–329. doi: 10.1016/S0378-7753(03)00590-1
7. He Y.M., Chen W.J., Li X.D., Zhang Z.X., Fu J.C., Zhao C.H., Xie E.Q. Freestanding three-dimensional graphene/MnO2 composite networks as ultralight and flexible supercapacitor electrodes // ACS Nano. 2013. V. 7. N 1. P. 174–182. doi: 10.1021/nn304833s
8. Brandhorst H.W.,Jr, Chen Z. Achieving a high pulse power system through engineering the battery-capacitor combination // Proc. 16th Annual Battery Conference on Applications and Advances. 2001. P. 153–156. doi: 10.1109/BCAA.2001.905115
9. Gao L., Dougal R., Liu S. Power enhancement of an actively controlled battery/ultracapacitor hybrid // IEEE Transactions on Power Electronics. 2005. V. 20. N 1. P. 236–243. doi: 10.1109/TPEL.2004.839784
10. Leedy A.W., Nelms R.M. Analysis of a capacitor-based hybrid source used for pulsed load applications // Proc. 37th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference (IECEC). 2002. P. 1–6.
11. Grekova A., Gordeeva L., Aristov Y. Composite sorbents «Li/Ca halogenides inside Multi-wall Carbon Nano-tubes» for Thermal Energy Storage // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2016. V. 155. P. 176–183. doi: 10.1016/j.solmat.2016.06.006
12. Шехмейстер Е.И., Вассерман Р.Н., Майзель Л.С. Техно- химические работы в электровакуумном производстве: учебное пособие. М.: Высшая школа, 1967. 352 с.
13. Питухин Е.С., Устинов А.С. Исследование предела огнестойкости композитного материала «жидкое стекло – микрочастицы графита» // Научно-технический вестник информационных тех- нологий, механики и оптики. 2016. Т. 16. № 2. С. 277–283. doi: 10.17586/2226-1494-2016-16-2-277-283
14. Устинов А.С., Питухин Е.А. Исследование композитного материала «жидкое стекло–микрочастицы графита» методом термо- гравиметрии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 5. С. 826–833. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-5-826-833
15. Гостев В.А., Питухин Е.А., Устинов А.С., Яковлева Д.А. Исследование теплозащитных свойств композитного материала жидкое стекло–микрочастицы графита // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 3(91). С. 81–87.
16. Устинов А.С., Рогозин С.С., Питухин Е.А. Разработка и реализация математической модели теплового воздействия на ограждающие конструкции, покрытые огнезащитным композитным маериалом // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 3(39). С. 41–48. doi: 10.18324/2077-5415-2018-3-41-48
17. Устинов А.С. Метод нанесения огнезащитного композитного материала «жидкое стекло-микрочастицы графита» на поверхности ограждения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 6. С. 1001–1007. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-1001-1007
18. Немцов М.В., Немцова М.Л. Электротехника и электроника: учебник для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 432 с.
19. Krohns S., Lunkenheimer P., Kant Ch., Pronin A.V., Brom H.B., Nugroho A.A., Diantoro M., Loidl A. Colossal dielectric constant up to gigahertz at room temperature // Applied Physics Letters. 2009. V. 94. N 12. P. 122903. doi: 10.1063/1.3105993
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License