Получение электродного материала с развитой поверхностью и выраженной электроактивностью путем карбонизации скорлупы ореха Júglans Régia

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

В работе исследован высокодисперсный углеродный материал, полученный карбонизацией скорлупы грецкого ореха Júglans Régia с последующей парогазовой активацией. Показано, что с увеличением температуры карбонизации размер частиц порошка уменьшается, частицы порошка приобретают хлопьевидную развитую пористую структуру со средним размером частиц 20 мкм. Порошки содержат 77–87% углерода, около 9–15% кислорода и небольшое количество включений Al, Ca, и K (до 5%). Максимальная емкость электродов суперконденсаторов из полученного материала составила 21.82 Ф·г–1, что позволяет исследовать их в качестве основы суперконденсаторов с использованием органических электролитов.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Татьяна Александровна Писарева

Удмуртский государственный университет

Author for correspondence.
Email: tatianaapisareva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8381-2674

к.т.н., доцент

Russian Federation, 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, д. 1

Алсу Маратовна Ризванова

Удмуртский государственный университет

Email: tatianaapisareva@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-2107-130X
Russian Federation, 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, д. 1

Сергей Максимович Решетников

Удмуртский государственный университет

Email: tatianaapisareva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3072-2341

д.х.н., проф.

Russian Federation, 426034, г. Ижевск, ул. Университетская, д. 1

References

  1. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Цирлина Г. А. Электрохимия. 2-е изд., испр. и перераб. М.: Химия, КолосС, 2006. C. 298–410.
  2. Тарасевич М. Р. Электрохимия углеродных материалов. М.: Наука, 1984. C. 18–67.
  3. Вольфкович Ю. М., Сердюк Т. М. Электрохимические конденсаторы // Электрохимия. 2002. Т. 38. № 9. С. 1043–1068. https://www.elibrary.ru/misstp [Volʹfkovich Yu. M., Serdyuk T. M. Electrochemical capacitors // Russ. J. Electrochem. 2006. V. 38. N 9. P. 935–958. http://doi.org/10.1023/A:1020220425954 https://www.elibrary.ru/lhhpyp].
  4. Фиалков А. С. Углерод в химических источниках тока // Электрохимия. 2000. Т. 36. № 4. С. 389–414. https://www.elibrary.ru/kcziwu
  5. Атаманюк И. Н., Вервикишко Д. Е., Саметов А. А., Тарасенко А. Б., Школьников Е. И., Янилкин И. В. Исследование перспективных электродных материалов суперконденсаторов для применения в энергетических установках на основе возобновляемых источников энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2013. Т. 11. № 133. С. 92–98. https://www.elibrary.ru/rqdhzb
  6. Şentorun-Shalaby С. D., Uçak-Astarlıogˇlu M. G., Artok L., Sarıcı Ç. Preparation and characterization of activated carbons by one-step steam pyrolysis/activation from apricot stones // Micropor. Mesopor. Mater. 2006. V. 88. N 1–3. P. 126–134. http://doi.org/10.1016/j.micromeso.2005.09.003
  7. Токторбаева Г. П. Процессы пиролиза скорлупы Juglans Regia L. в интервале температур 250–550°C с получением древесного угля // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. № 7. С. 135–140. http://doi.org/10.33619/2414-2948/44/17
  8. Куасси Б. Г. Обоснование технологии и технических средств получения активированных углей из отходов ореха анакард для очистки вод: Автореф. канд. дис. Ростов-на-Дону, 2019. 20 с.
  9. Темирханов Б. А., Султыгова З. Х., Арчакова Р. Д., Медова З. С.-А. Синтез высокоэффективных сорбентов из скорлупы грецкого ореха // Сорбцион. и хроматограф. процессы. 2012. Т. 12. № 6. С. 1025–1032. https://www.elibrary.ru/pjoqov
  10. Писарева Т. А., Харанжевский Е. В., Решетников С. М. Синтез нанокристаллического графита для электродов суперконденсаторов методом короткоимпульсной лазерной обработки полиимидной пленки // ЖПХ. 2016. Т. 89. № 6. С. 736–743 [Pisareva T. A., Kharanzhevskii E. V., Reshetnikov S. M. Synthesis of nanocrystalline graphite for supercapacitor electrodes by short-pulse laser processing of a polyimide film // Russ. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. N 6. P. 897–903. https://doi.org/10.1134/S1070427216060082].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. SEM image of carbon-containing powder materials obtained by carbonization and steam-gas activation for 15 min. a — carbonization at 900°C and steam-gas activation at 500°C, b — carbonization at 800°C and steam-gas activation at 700°C.

Download (182KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Spectrum of characteristic X-ray radiation of carbon material obtained from Júglans Régia walnut by carbonization at a temperature of 900°C and steam-gas activation for 15 min at a temperature of 500°C.

Download (49KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Cyclic current-voltage characteristics (CVC) of walnut shell electrodes carbonized at 900°C for 30 min with activation at 500°C for 15 min. Potential scan rate (mV s–1): 1 — 400, 2 — 240, 3 — 80, 4 — 20, 5 — 5.

Download (77KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the specific capacity of electrodes on the potential scan rate for electrodes carbonized at 800 and 900°C with activation at a temperature of 500°C.

Download (63KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences