مكثف زائف

📅 آخر تحديث: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٥ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
التصنيف الهرمي للمكثفات الفائقة والأنواع ذات الصلة
مخطط على الطبقة المزدوجة على القطب الكهربائي (نموذج BMD).
  1. طبقة هلمهولتز الداخلية IHP
  2. طبقة هلمهولتز الخارجية OHP
  3. طبقة منتشرة
  4. الأيونات المذابة
  5. الأيونات الممتصة بشكل خاص (السعة الكاذبة)
  6. جزيء المذيب

تخزن المكثفات الكاذبة الطاقة الكهربائية بطريقة فارادية عن طريق نقل شحنة الإلكترون بين القطب الكهربائي والإلكتروليت . ويتم ذلك من خلال الامتصاص الكهربائي وتفاعلات الأكسدة والاختزال ( تفاعلات الأكسدة والاختزال ) وعمليات التداخل ، والتي يطلق عليها المكثفات الكاذبة . [1] [2] [3] [4] [5]

المكثف الزائف هو جزء من مكثف كهروكيميائي ، ويتشكل مع مكثف كهربائي مزدوج الطبقة (EDLC) لإنشاء مكثف فائق .

تضاف السعة الزائفة والسعة ذات الطبقتين إلى قيمة سعة مشتركة غير قابلة للفصل لمكثف فائق. ومع ذلك، يمكن أن تكون فعالة مع أجزاء مختلفة جدًا من قيمة السعة الإجمالية اعتمادًا على تصميم الأقطاب الكهربائية. قد تكون السعة الزائفة أعلى بعامل 100 كسعة ذات طبقتين بنفس سطح القطب الكهربائي.

يحتوي المكثف الكاذب على تفاعل كيميائي عند القطب، على عكس EDLCs حيث يتم تخزين تخزين الشحنة الكهربائية بشكل كهروستاتيكي دون أي تفاعل بين القطب والأيونات. يصاحب المكثف الكاذب نقل شحنة إلكترون بين الإلكتروليت والقطب القادم من أيون منزوع المذيبات وممتز . يشارك إلكترون واحد لكل وحدة شحنة. لا يتفاعل الأيون الممتص مع ذرات القطب (لا تنشأ روابط كيميائية [6] ) حيث يحدث نقل الشحنة فقط. ومن الأمثلة على ذلك تفاعل الأكسدة والاختزال حيث يكون الأيون O 2+ وأثناء الشحن، يستضيف أحد الأقطاب تفاعل اختزال والآخر تفاعل أكسدة. تحت التفريغ تنعكس التفاعلات.

على عكس البطاريات، في عملية نقل شحنة الإلكترونات في فاراداي، تلتصق الأيونات ببساطة بالبنية الذرية للقطب الكهربائي. وهذا التخزين للطاقة في فاراداي مع تفاعلات الأكسدة والاختزال السريعة فقط يجعل عملية الشحن والتفريغ أسرع بكثير من البطاريات.

تستخدم المكثفات الكاذبة الكهروكيميائية أقطاب أكسيد معدني أو بوليمر موصل بكمية عالية من السعة الكاذبة الكهروكيميائية. كمية الشحنة الكهربائية المخزنة في السعة الكاذبة تتناسب خطيًا مع الجهد المطبق . وحدة السعة الكاذبة هي الفاراد .

أمثلة

أظهر Brezesinki وآخرون أن الأغشية المسامية المتوسطة من α -MoO 3 تتمتع بتخزين شحنة محسّن بسبب إدخال أيونات الليثيوم في فجوات α -MoO 3. ويزعمون أن سعة التداخل الكاذبة هذه تحدث على نفس الإطار الزمني مثل سعة التداخل الكاذبة للأكسدة والاختزال وتعطي سعة تخزين شحنة أفضل دون تغيير الحركية في MoO 3 المسامية المتوسطة . هذا النهج واعد للبطاريات ذات القدرة على الشحن السريع، والتي تضاهي قدرة بطاريات الليثيوم، [7] وواعد لمواد الطاقة الفعالة.

استخدمت مجموعات أخرى أغشية رقيقة من أكسيد الفاناديوم على أنابيب الكربون النانوية للمكثفات الزائفة. قام كيم وآخرون بترسيب V2O5 · xH2O غير المتبلور كهروكيميائيًا على فيلم من أنابيب الكربون النانوية. يسهل الهيكل ثلاثي الأبعاد لركيزة أنابيب الكربون النانوية سعة أيونات الليثيوم النوعية العالية ويظهر سعة أعلى بثلاث مرات من أكسيد الفاناديوم المترسب على ركيزة البلاتين النموذجية. [ 8] توضح هذه الدراسات قدرة الأكاسيد المترسبة على تخزين الشحنة بشكل فعال في المكثفات الزائفة.

تتمتع البوليمرات الموصلة، مثل البولي بيرول (PPy) والبولي (3،4-إيثيلين ديوكسي ثيوفين) (PEDOT)، بموصلية إلكترونية قابلة للضبط ويمكنها تحقيق مستويات عالية من التنشيط باستخدام الأيون المضاد المناسب. يتمتع المكثف الزائف المصنوع من البوليمر الموصل عالي الأداء بثبات عالي في الدورة بعد الخضوع لدورات الشحن/التفريغ. تتضمن الأساليب الناجحة تضمين البوليمر المؤكسد في طور مضيف (مثل كربيد التيتانيوم) لتحقيق الاستقرار وترسيب غلاف كربوني على قطب البوليمر الموصل. تعمل هذه التقنيات على تحسين قابلية الدورة واستقرار جهاز المكثف الزائف. [9]

مراجع

  1. ^ كونواي، بريان إيفانز (1999)، المكثفات الفائقة الكهروكيميائية: الأساسيات العلمية والتطبيقات التكنولوجية (باللغة الألمانية)، برلين، ألمانيا: سبرينغر ، ص 1-8، ISBN 978-0306457364
  2. ^ كونواي، بريان إيفانز ، "المكثفات الكهروكيميائية: طبيعتها ووظيفتها وتطبيقاتها"، موسوعة الكيمياء الكهربائية ، محفوظ من الأصل في 2012-04-30
  3. ^ هالبر، مارين س.؛ إلينبوجين، جيمس س. (مارس 2006). المكثفات الفائقة: نظرة عامة موجزة (PDF) (تقرير فني). مجموعة MITRE Nanosystems. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2014-02-01 . تم الاسترجاع في 2014-01-20 .
  4. ^ Frackowiak, Elzbieta ; Beguin, Francois (2001). "مواد الكربون للتخزين الكهروكيميائي للطاقة في المكثفات" (PDF) . كربون . 39 (6): 937–950. رمز Bibcode :2001Carbo..39..937F. doi :10.1016/S0008-6223(00)00183-4.[ رابط ميت دائم ]
  5. ^ Frackowiak, Elzbieta ; Jurewicz, K.; Delpeux, S.; Béguin, Francois (يوليو 2001)، "مواد الأنابيب النانوية للمكثفات الفائقة"، مجلة مصادر الطاقة ، 97–98: 822–825، رمز Bibcode :2001JPS....97..822F، doi :10.1016/S0378-7753(01)00736-4
  6. ^ جارثويت، جوزي (2011-07-12). "كيف تعمل المكثفات الفائقة (ولماذا تفشل)". Earth2Tech . شبكة جيجاوم. مؤرشف من الأصل في 2012-11-22 . تم الاسترجاع في 2013-04-23 .
  7. ^ Brezesinski, Torsten; Wang, John; Tolbert, Sarah H.; Dunn, Bruce (2010-02-01). "Ordered mesoporous α-MoO3 with iso-oriented nanocrystalline wall for thin-film pseudocapacitors". Nature Materials . 9 (2): 146–151. Bibcode :2010NatMa...9..146B. doi :10.1038/nmat2612. ISSN  1476-1122. PMID  20062048.
  8. ^ كيم، إيل هوان؛ كيم، جاي هونج؛ تشو، بيونج وون؛ لي، يونج هو؛ كيم، كوانج بوم (2006-06-01). "التخليق والتمييز الكهروكيميائي لأكسيد الفاناديوم على ركيزة فيلم أنبوب الكربون النانوي لتطبيقات المكثفات الزائفة". مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 153 (6): A989–A996. رمز Bibcode :2006JElS..153A.989K. doi :10.1149/1.2188307. ISSN  0013-4651.
  9. ^ برايان، إيمي م.؛ سانتينو، لوتشيانو م.؛ لو، يانج؛ أشاريا، شينجيتا؛ دارسي، جوليو م. (2016-09-13). "البوليمرات الموصلة لتخزين الطاقة شبه السعوية". كيمياء المواد . 28 (17): 5989-5998. doi :10.1021/acs.chemmater.6b01762. ISSN  0897-4756.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=المكثف الزائف&oldid=1235358878"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate