NOVÉ ELEKTROLYTY NEJEN PRO CHEMICKÉ ZDROJE ELEKTRICKÉ ENERGIE. JAKUB REITER* a, JIŘÍ VONDRÁK a, JANA VELICKÁ a a ZDENĚK MIČKA b.
|
|
- Ludmila Müllerová
- před 9 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 NOVÉ ELEKTROLYTY NEJEN PRO CHEMICKÉ ZDROJE ELEKTRICKÉ ENERGIE JAKUB REITER* a, JIŘÍ VONDRÁK a, JANA VELICKÁ a a ZDENĚK MIČKA b a Ústav anorganické chemie, Akademie věd České republiky, Řež, b Katedra anorganické chemie, Přírodovědecká fakulta, Karlova Univerzita v Praze, Praha 2 reiter@iic.cas.cz Došlo , přijato Klíčová slova: polymerní gelové elektrolyty, propylenkarbonát, poly(methyl-methakrylát), lithno-iontové baterie, elektrochromismus Obsah 1. Úvod 2. Polymerní gelové elektrolyty na bázi akrylátů 2.1. Metody přípravy gelu 2.2. Materiálový výzkum gelů 2.3. Aplikace 4. Závěr a výhledy nové elektrolyty s iontovými kapalinami 1. Úvod Současný vývoj moderních chemických zdrojů elektrické energie sekundárních lithiových (lithnoiontových) baterií a superkondenzátorů je zaměřen na hledání nových materiálů, které nahrazují doposud používané dražší nebo environmentálně nebezpečné látky. Tyto nové materiály často mají vlastnosti, které umožňují jejich aplikaci i v jiných oblastech, jako je konstrukce elektrochemických senzorů nebo elektrochromních zařízení. U lithno-iontových baterií je klíčovým úkolem nahradit kapalné elektrolyty pevnými. Hlavní nevýhodou u baterií s kapalnými elektrolyty je nebezpečí mechanického poškození obalu zařízení vedoucí k vylití či vypaření rozpouštědla. Jako rozpouštědla se obvykle používají hořlavé nebo jedovaté organické látky (acetonitril, N,N-dimethylformamid, dimethoxyethan apod.) 1,2. Již od konce 70. let 20. století jsou proto vyvíjeny polymerní látky s dostatečnou vodivostí a vysokou kon- centrací lithných iontů. M. Armand uvedl 1. generaci polymerních elektrolytů na bázi poly(ethylenoxidu) (PEO) obsahujícího chloristan lithný 3. Příprava tenkých filmů tohoto elektrolytu je založena na rozpuštění LiClO 4 a PEO v acetonitrilu, kdy po odpaření organického rozpouštědla v absolutně suché atmosféře vznikne fólie o tloušťce desítek až stovek mikrometrů. Za běžných teplot je vodivost těchto látek nízká γ (20 C) 10 6 S cm 1. Tento problém měl řešit přídavek tzv. plastifikátorů známých z technologie plastů. Přídavkem poly(ethylenglykoldimethyletheru) se vodivost zvýší asi o dva řády, ale pouze v oblasti nízkých teplot (pod 0 C). Za vyšších teplot k významnému nárůstu vodivosti u polymerních elektrolytů 2. generace nedošlo 4. Přestože je systém PEO s různými lithnými solemi stále studován a modifikován díky své výborné elektrochemické stabilitě, nejnovější práce jsou věnovány tzv. 3. generaci polymerních elektrolytů 1,5. Tyto polymerní gelové elektrolyty lze popsat jako roztok elektrolytu v aprotickém rozpouštědle ukotvený ve struktuře polymeru. Použití aprotických rozpouštědel, především karbonátů (propylen-karbonát PC, ethylen-karbonát EC, diethylkarbonát DEC či dimethyl-karbonát DMC) a jejich směsí, výrazně zvyšuje vodivost připravených látek při laboratorní teplotě na 0,5 1, S cm 1. Elektrochemická stabilita polymerních gelových elektrolytů je obvykle vysoká, využitelné potenciálové okno je 3,5 až 4,5 V. Principem přípravy těchto gelových elektrolytů je kombinace tří složek: polymerní sítě vhodného složení, chemických vlastností a míry síťování (např. poly(vinylchlorid), poly(vinylalkohol), poly(vinylidenfluorid)), aprotického rozpouštědla (deriváty tetrahydrofuranu, karbonáty, γ-butyrolakton, 2-methoxyethylether) a lithné soli s objemným aniontem (chloristan, tetrafluoroboritan, hexafluorofosforečnan, trifluormethansulfonát). Každoročně jsou publikovány desítky původních prací o nových materiálech a jejich aplikacích v elektrochemických systémech Poly(methyl-methakrylát) (PMMA) byl poprvé jako gelový elektrolyt použit Iijimou 11 a poté O. Bohnke jako součást gelového elektrolytu pro elektrochromní zařízení. Dobré elektrochemické vlastnosti tohoto polymeru, dobrá kompatibilita s různými rozpouštědly a nízká toxicita monomeru i polymeru umožnily přípravu řady nových materiálů. Kromě čistého PMMA se používají v elektrochemických zařízeních jeho kopolymery a deriváty (PVC-PMMA, poly(glycidyl-methakrylát) apod.) 15,16. Kromě homogenních materiálů byly připraveny gelové elektrolyty s obsahem nanostrukturních oxidů Fe 2 O 3 a TiO 2 pro zvýšení vodivosti materiálu 17,18. Naše pracoviště se od roku 1997 zabývá vývojem polymerních gelových elektrolytů na bázi methakrylátů kombinovaných především s propylen-karbonátem (PC) a anorganickými chloristany. Tento článek shrnuje dosavadní výsledky elektrochemického a materiálového výzku- * Jakub Reiter se s touto prací úspěšně zúčastnil soutěže O cenu firmy Shimadzu
2 mu těchto materiálů spolu s několika perspektivními aplikačními výstupy. 2. Polymerní gelové elektrolyty na bázi methakrylátů 2.1. Metody př ípravy gelu V praxi jsou používané dva postupy pro přípravu gelových elektrolytů. U tzv. casting metody je polymer o vhodné molekulové hmotnosti rozpuštěn v roztoku anorganické soli ve směsi nízko a vysokovroucího aprotického rozpouštědla. Vzniklý roztok je odlit na teflonovou desku a těkavé rozpouštědlo je odpařeno ve vakuu. Tím vznikne ternární gelový elektrolyt polymerrozpouštědlo-lithná sůl. Tento postup byl použit jak v prvních publikacích o PMMA-PC, tak i v dnešní době 19. U této metody odpadá polymerizace výchozí směsi, není však zcela zaručena dokonalá homogenita vzorků. Námi používaná metoda vychází z monomeru, který je míchán s roztokem lithné soli, iniciátoru polymerizace a síťovadla v aprotickém rozpouštědle. Po homogenizaci a odstranění kyslíku proudem dusíku nasyceného monomerem je tepelně nebo ultrafialovým zářením iniciována polymerizace a výsledkem je opět ternární gelový elektrolyt. Výhodou této metody je lépe definovaná směs výchozích látek a odpadá mnohahodinové rozpouštění polymeru. Poslední výsledky našich experimentů naznačují, že obě metody vedou k materiálům s různou mikroskopickou strukturou, která se projevuje malými odchylkami v elektrochemickém chování gelů. Kromě roztoků lithných, popřípadě jiných anorganických solí, lze do struktury gelového elektrolytu zabudovat jako tzv. volitelnou složku různé organické či anorganické látky. Chemické a elektrochemické vlastnosti připravených gelů jsou dány složením volitelné složky a poměr polymer / rozpouštědlo určuje mechanické vlastnosti. S rostoucím obsahem polymeru a mírou síťování klesá elasticita gelu až do podoby tzv. organického skla. Připravené elektrolyty jsou připravovány v podobě průhledných elastických fólií, na omak jsou dobře přilnavé, ale nezanechávají žádné stopy. Uložené volně na vzduchu i v inertní atmosféře nevylučují kapalinu a jsou mechanicky stálé a elastické po týdny a měsíce. Lze připravit fólie různé tloušťky a plochy, snadno lze také vykrajovat menší vzorky. Gely neobsahují zbytkový monomer a jsou tedy bez zápachu Materiálový výzkum gelů Základem elektrochemického výzkumu gelových elektrolytů byla vodivostní měření. Cílem bylo optimalizovat složení gelů, aby bylo dosaženo dostatečné iontové vodivosti. K měření byla využita metoda impedanční spektroskopie, která kromě vyhodnocení vodivosti elektrolytů poskytuje také informace o dielektrických vlastnostech materiálů 20,21. První gelové elektrolyty na bázi PMMA byly připraveny radikálovou, tepelně iniciovanou polymerizací směsi monomeru MMA a roztoku anorganické soli spolu s komerčně dodávaným oligomerním PMMA obsahujícím 1 hm.% dibenzoylperoxidu (Superakryl Spofa, ČR) Dibenzoylperoxid slouží ve směsi jako iniciátor polymerizace. Vodivostní měření u těchto gelových elektrolytů s obsahem různých anorganických solí ukázalo, že vodivost gelu s kationtem o větším iontovém poloměru (Na +, Ca 2+ ) je vyšší než u gelu s kationtem menším (Li +, Mg 2+ ). Tento rozdíl je zvlášť patrný u dvojice Na + Li +, kdy vodivost polymerních elektrolytů s LiClO 4 a NaClO 4 byla 0,13 a 0,70 ms cm 1 při stejné koncentraci solí (cit. 22,23 ). Ve spolupráci s Ústavem makromolekulární chemie AV ČR byly připraveny a studovány nové gelové elektrolyty s různými methakrylátovými polymery. V tomto případě šlo o radikálovou polymerizaci iniciovanou UV zářením a jako iniciátor byl použit ethylether benzoinu. Byla studována řada vlivů na mechanické a elektrochemické vlastnosti polymerních elektrolytů a optimalizováno složení výchozí směsi tak, aby bylo dosaženo co nejvyšší iontové vodivosti při zachování dostatečné elasticity 24. Jako nejvhodnější se ukázalo použití poly(ethyl-methakrylátu) PEMA a poly(2-ethoxyethyl-methakrylátu) PEOEMA v kombinaci s chloristanem lithným v PC. Nejvyšší vodivost při 20 C, 0,23 ms cm 1 byla zjištěna u gelového elektrolytu PEOEMA-PC-LiClO 4 o složení 41,2/37,5/21,3 mol.%. Kromě optimalizace složení byly studovány další vlivy na vlastnosti připravených gelů: délka postranního řetězce monomeru, míra zesíťování polymeru a typ síťovadla, koncentrace LiClO 4 a poměr PC-LiClO 4 (cit. 24 ). Hlavním přínosem práce bylo použití síťovacího činidla (monomeru, který obsahuje v molekule dvě dvojné vazby C=C podléhající radikálové polymerizaci). Již malé zesíťování polymeru vedlo k zvýšení iontové vodivosti elektrolytu až o jeden řád, jako nejvhodnější se ukázalo použití ethylenglykol dimethakrylátu v koncentraci 0,3 mol.% vzhledem k monomeru. Vzhledem k široké možnosti aplikace připravených polymerních elektrolytů byl studován vliv teploty na vodivost připravených vzorků a byla také sledována jejich mechanická a chemická stabilita v čase, jde především o změny vodivosti. Všechny připravené polymerní elektrolyty na bázi methakrylátů vykazovaly některé společné znaky. Na obr. 1 je znázorněn Arrheniův graf závislosti měrné vodivosti PMMA-PC gelu s LiClO 4 a NaClO 4 na reciproké termodynamické teplotě. V celém rozsahu teplot od 70 do 70 C je gelový elektrolyt obsahující NaClO 4 více vodivý. U všech připravených vzorků vodivost s klesající teplotou klesá a v oblasti cca 25 C dojde k výraznému poklesu vodivosti, který je způsoben strukturní změnou polymeru. Při této teplotě se struktura reverzibilně mění z méně uspořádané (více vodivé) elastomerní na více uspořádanou (méně vodivou) krystalickou formu 25,26. Tento proces je zároveň spojen s postupnou změnou impedančního spektra, kdy se při nízkých teplotách začne výrazně uplatňovat dielektrické chování mikroskopické kapalné fáze 21,24. Při teplotách pod 55 C (teplota tání pro- 134
3 -2 0,04 log σ, S.cm i, ma.cm -2 0,03 0,02 0, , , ,02-0, ,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5, T -1, K -1 Obr. 1. Graf závislosti měrné vodivosti PMMA-PC gelového elektrolytu s NaClO 4 ( ) nebo LiClO 4 ( ) na reciproké termodynamické teplotě; (koncentrace soli 0,5 mol l 1, rozsah teplot od 70 do 70 C) -0, E vs. Cd/Cd 2+, V Obr. 2. Cyklické voltamogramy PEMA-PC-LiClO 4 polymerního elektrolytu; 1) první a 2) 50. cyklus. Podmínky měření: rychlost polarizace 5 mv s 1, pracovní a pomocná elektroda skelný uhlík 6,1 mm, referentní elektroda PMMA-Cd-Cd 2+ pylen-karbonátu) dojde k dalšímu poklesu vodivosti v důsledku tuhnutí ukotveného rozpouštědla. Při těchto teplotách je vodivost všech vzorků přibližně stejná, 10 4 až 10 5 ms cm 1, což je hodnota blízká hodnotě zjištěné při 20 C u binárního elektrolytu PMMA-PC, který neobsahuje anorganickou sůl 23,25. Z těchto výsledků vyplývá, že polymer ani ukotvené rozpouštědlo nepřispívají významně k vodivosti materiálu a polymerní gelový elektrolyt na bázi methakrylátu je čistě iontovým vodičem. Při teplotách nad 25 C jsou připravené elektrolyty dobře vodivé (σ > 0,1 ms cm 1 ). Pod pojmem stárnutí gelu se označuje soubor změn, ke kterým dochází časem ve struktuře polymerního elektrolytu. Tyto změny ovlivňují především vodivost elektrolytu a mohou být způsobeny řadou faktorů: nedokonalá polymerizace a tedy unikání zbylého monomeru, vylučování soli a/nebo rozpouštědla z polymeru (tzv. separace fází) nebo uvolňování rozpouštědla těkáním. Zvolené postupy přípravy a dobrá chemická kompatibilita použitých polymerů i rozpouštědel minimalizují vliv prvních dvou faktorů. Propylen-karbonát patří mezi velmi málo těkavá rozpouštědla (tenze par PC při 50 C je pouze 130 Pa) a naše experimenty ukázaly, že připravené gelové elektrolyty jsou dlouhodobě mechanicky i chemicky stálé. Vzorky uložené na vzduchu při laboratorní teplotě vykazovaly stálou vodivost po dobu 3 měsíců, poté vodivost mírně klesala. Pokud byl vzorek uzavřený v mincové cele, vodivost se neměnila po 12 měsíců. Z výsledků vyplývá, že hlavní příčinou těchto změn je postupné vypařování propylen-karbonátu. Pro aplikaci polymerních gelových elektrolytů v elektrochromních zařízeních 25,27 je kromě vhodných elektrochemických vlastností vyžadována také vysoká optická propustnost. Použité monomery i roztoky anorganických solí jsou bezbarvé a připravené polymerní elektrolyty vykazují propustnost nad 85 % v oblasti 320 až 900 nm, ve viditelné oblasti spektra mezi 90 a 93 %. Limitujícím faktorem v oblasti krátkých vlnových délek je absorpce záření polymerem 25,26. Z hlediska aplikace v moderních chemických zdrojích elektrické energie (lithno-iontové baterie a superkondenzátory) je kromě dostatečné iontové vodivosti vyžadována vysoká elektrochemická stabilita. Voltametrická měření na skelném uhlíku ukázala, že připravené elektrolyty vykazují využitelné potenciálové okno 2,0 až 4,3 V v závislosti na složení a typu anorganické soli. U prvních gelových elektrolytů na bázi PMMA, kde byl použit oligomerní PMMA s dibenzoylperoxidem, bylo zjištěno výrazné omezení elektrochemické stability v důsledku vysokého obsahu kyslíku naadsorbovaného na povrhu práškového PMMA (cit. 26 ). Přítomnost kyslíku neměla vliv na aplikaci v elektrochromních zařízeních, ale pro použití v Li-ion bateriích a superkondezátorech byl postup přípravy modifikován tak, aby obsah kyslíku a také vody byl minimalizován. Na obr. 2 jsou uvedeny cyklické voltamogramy PEMA-PC-LiClO 4 elektrolytu, který byl připraven UV radikálovou iniciací a k jeho přípravě nebylo použito práškového PMMA. Potenciálové okno u tohoto elektrolytu bylo výrazně širší, přes 3,6 V (cit. 24 ). Na prvním voltamogramu byly pozorovány ve shodě s literaturou 28,29 zřetelné ireverzibilní vlny redukce stop kyslíku na Li 2 O a Li 2 O 2. Obě vlny jsou silně potlačeny během prvních 2 5 cyklů a vznikající vrstva sloučenin lithia chrání povrch elektrody před oxidací a zároveň potlačuje další procesy jako reduk- 135
4 ce propylen-karbonátu nebo stopových množství vody 29. Nízká proudová hustota obou elektrochemických procesů ukazuje na velmi nízkou koncentraci kyslíku ve výchozí směsi. Na druhém voltamogramu na obr. 2 (50. cyklus) se již žádné redukční vlny nevyskytují a impedanční měření navíc ukázala, že odpor rozhraní se nezměnil, ve shodě s literaturou je vrstva Li 2 O a Li 2 O 2 vytvořená na rozhraní skelný uhlík polymerní elektrolyt dobře vodivá 24. V současné době probíhá výzkum s cílem rozšířit potenciálové okno úpravou složení výchozí směsi a zároveň popsat procesy, které určují anodický a katodický limit materiálu. Jedná se o stále aktuální problém z pohledu základního výzkumu i aplikace, v literatuře doposud nebylo dosaženo shody. Vzhledem k širokému použití pevných a gelových polymerních elektrolytů v palivových článcích a chemických senzorech jsme svou pozornost věnovali difuzním procesům v těchto materiálech. Byla studována a popsána kinetika elektrochemické reakce páru ferrocen (Fc) ferricinium (Fc + ) a komplexu Co(bpy) 2+/3+ 3 (bpy = 2,2 -bipyridyl) v kapalných systémech PC, PC-MMA a v polymerním gelovém elektrolytu PMMA-PC. Chování obou redoxních párů je v literatuře popsáno jako elektrochemicky reverzibilní a bylo použito pro studium difuzí řízených procesů v uvedených aprotických prostředích 30. Systém polymerního elektrolytu PMMA-PC z kvalitativního pohledu vykazuje stejné vlastnosti jako čistý propylenkarbonát. Přítomný polymer neovlivňuje půlvlnový potenciál obou komplexů na rozdíl od směsi PC-MMA, má však výrazný vliv na difuzní koeficient jak iontů (snížení vodivosti), tak objemných komplexů železa i kobaltu. Polymerní gelový elektrolyt lze tedy dobře popsat jako systém ukotveného rozpouštědla v polymerní síti 30. Během polymerizace došlo k poklesu difuzního koeficientu ferrocenu z na cm 2 s Aplikace Jak již bylo popsáno v úvodní kapitole, hlavní motivací pro přípravu a studium pevných polymerních elektrolytů byla jejich aplikace v lithiových a lithno-iontových bateriích 1 4,6. Zájem o vývoj v této oblasti nemá pouze akademický sektor, ale především průmysl zabývající se moderními zdroji elektrické energie. Nahrazení kapalných a také keramických elektrolytů polymerními přináší řadu výhod 19, 31 : polymerní elektrolyty jsou lépe odolné vůči objemovým změnám elektrod, ke kterým dochází během interkalačních a deinterkalačních reakcí (proces nabíjení a vybíjení baterie), nižší reaktivita ve srovnání s kapalnými rozpouštědly. Ačkoliv není známé žádné rozpouštědlo termodynamicky stálé vůči lithiu, u gelových elektrolytů lze dobře předpokládat nižší reaktivitu vzhledem k pevnému skupenství elektrolytu a nižšímu obsahu organického rozpouštědla, dobrá přilnavost gelového elektrolytu k povrchu elektrody brání vytváření jehličkovitých, vláknitých i jinak nepravidelných agregátů na elektrodovém povrchu během používání a tím snižování kapacity baterie. S tímto efektem je spojena ochrana proti vnitřnímu zkratování baterie, zařízení, která neobsahují kapalinu, jsou lépe odolná vůči vibracím, mechanickým deformacím a nárazu. Možnost uzavření baterie ve vakuovaném, korozi odolném obalu snižuje riziko exploze v důsledku náhlého vnitřního přetlaku, vzhledem k poptávce po bateriích různých tvarů a designu se polymerní elektrolyty lépe uplatní díky vysoké tvarové flexibilitě. Nízká hustota elektrolytu vede ke snížení hmotnosti baterie. Mezi další moderní zdroje elektrické energie patří superkondenzátory, tedy zařízení s velmi vysokou kapacitou F, což je asi milionkrát vyšší hodnota, než které lze dosáhnout u klasických kondenzátorů. Polymerní gelové elektrolyty na bázi akrylátů a PEO byly úspěšně použity v superkondenzátorech fungujících na principu nabíjení elektrické dvojvrstvy (EDLCs electric doublelayer capacitors) 32,33. Tato elektrická dvojvrstva vzniká na rozhraní gelový elektrolyt uhlík, který má vysoký měrný povrch (až 2000 m 2 g 1 ). Akumulace energie (nabíjení) tudíž probíhá bez jakýchkoliv chemických změn elektrod a elektrolytu, jde čistě o fyzikální proces, který probíhá velice rychle, v řádu sekund. Pokud jsou jako elektrolyty použity protické systémy, je dostupné napětí omezeno elektrochemickou stabilitou vody, tedy cca 1,1 1,2 V. Nahrazení protických systémů aprotickými (acetonitril, organické karbonáty) vede ke zvýšení dostupného napětí na 2,5 4,0 V. Použití polymerních elektrolytů s elektrochemicky stabilními solemi (chloristany nebo tetrafluoroboritany tetraalkylamonné) je spojeno s výhodou vysoké flexibility designu, vyšší mechanické odolnosti a eliminace hořlavých a často jedovatých rozpouštědel 33. S postupujícím vývojem tyto materiály sloužily i v jiných elektrochemických zařízeních, především jako iontové vodiče umožňující převod iontů mezi elektrodami elektrochromního prvku. Jako elektrochromní prvek se označuje elektrochemický článek, ve kterém na jedné či obou elektrodách probíhají takové reakce, které jsou provázeny co největší barevnou změnou 27. Nejčastější uspořá- Obr. 3. Schéma elektrochromního prvku (celková tloušťka cca 3 mm); 1 skleněná deska, 2 vrstvy ITO (oxid cíničitý dopovaný indiem; elektricky vodivá vrstva), 3 PMMA-PC-LiClO 4 polymerní elektrolyt, 4 elektrický kontakt, 5 vrstva WO 3 (pracovní elektroda), 6 vrstva V 2 O 5 (protielektroda) 136
5 dání je rovinné jako na obr. 3, kdy elektrochemicky vyloučené lithium reaguje na elektrodě s WO 3 za vzniku intenzivně modré sloučeniny Li x WO 3. Tato reakce je plně reverzibilní a umožňuje plynule měnit optickou propustnost elektrochromního prvku v rozsahu %. Proto se tyto prvky využívají při konstrukci displejů a vícesegmentových zobrazovacích jednotek 27,34. Hlavními požadavky na elektrolyt v elektrochromním prvku jsou výborná optická propustnost, dostatečný obsah iontů a schopnost dokonale spojovat plochy elektrod. Tyto podmínky splňují i PMMA gelové elektrolyty (viz kap. 2.2.). Pro specifické podmínky elektrochemických měření v prostředí gelových elektrolytů byla na našem pracovišti vyvinuta solid-state referentní elektroda na bázi PMMA. Jde o Cd/Cd 2+ elektrodu 1. druhu, v praktickém provedení jde o kadmiový drát (průměr 1 mm) zanořený do gelu PM- MA obsahujícího chloristan kademnatý v PC. Hmota pro elektrodu byla připravena smícháním těchto složek: methyl-methakrylátu, oligomerního PMMA s inciátorem polymerizace dibenzoylperoxidem a 0,31 mol l 1 roztoku bezvodého Cd(ClO 4 ) 2 v bezvodém propylen-karbonátu 25. Tato směs byla nejprve odlévána do teflonové nádobky sloužící pro elektrochemická měření polymerních elektrolytů 34. Pro ověření použitelnosti této referentní elektrody pro elektrochemická měření v nevodných rozpouštědlech byla výchozí směs odlita do skleněné trubice (délka 10 cm, vnitřní průměr 6 mm), která je na konci opatřena fritou, keramickou hmotou nebo grafitovým roubíkem 25,35. Tyto hmoty slouží jako mechanická ochrana elektrody a zabraňují vymývání složek, především kademnatých iontů do měřeného roztoku. Zvýšení obsahu oligomerního prášku zvýší pevnost gelu a jeho odolnost vůči organickým rozpouštědlům. Připravené PMMA-Cd-Cd 2+ referentní elektrody jsou velmi odolné vůči mechanickému namáhání i teplotním změnám. Bylo zjištěno, že PMMA-Cd-Cd 2+ referentní elektroda není funkční ve vodném prostředí. V aprotických rozpouštědlech byl určen její potenciál metodou cyklické voltametrie ferrocenu 36 a dlouhodobé chronopotenciometrické měření ukázalo, že v prostředí organických karbonátů (PC, PC-EC) i dalších rozpouštědel (acetonitril, methanol a N,N-dimethylformamid) je potenciál elektrody dobře reprodukovatelný a přijatelně stálý 25,35,37. Na základě elektrochemického a materiálového výzkumu výše popsaných elektrolytů byla navržena řada jejich aplikací v solid-state elektrochemických senzorech 9,38. Na našem pracovišti byl vyvinut provozně nenáročný senzor, který sleduje obsah plynného fluorovodíku ve vysokonapěťových přepínačích 25,39. Zde fluorovodík vzniká jako nežádoucí produkt částečného rozkladu fluoridu sírového vlivem elektrických výbojů za přítomnosti vzdušné vlhkosti a působí korozívně na kovové i epoxidové součásti zařízení. Fluorid sírový slouží v těchto přepínačích jako izolant a zhášecí činidlo elektrických výbojů 40. V elektrochemickém senzoru pro fluorovodík byla LaF 3 -ISE použita pro potenciometrické stanovení fluoridových iontů. Základní otázkou byl způsob převedení plynného fluorovodíku do iontové formy. Jako médium pro zachycení plynného fluorovodíku byl zvolen upravený gel na bázi PMMA. Protože nebylo možné očekávat, že HF bude samovolně gelem absorbován, bylo rozhodnuto zvýšit afinitu materiálu k fluorovodíku použitím bazické látky jako volitelné složky gelu. Principem zachycení HF tedy je neutralizace a jako bazická látka pro tuto reakci byl vybrán dibutylamin (C 4 H 9 ) 2 NH. Tato volba je podložena těmito předpoklady: aminoskupina udílí molekule bazické vlastnosti pk A ((C 4 H 9 ) 2 NH 2 + ) = 11, dialkylaminy jsou nejsilnějšími bázemi mezi aminy, silnějšími než amoniak. Dva alifatické alkylové řetězce brání nebo výrazně snižují vypařování aminu z gelu. Sledováním odezvy senzoru na různou koncentraci fluoridu sodného v gelu bylo zjištěno, že LaF 3 -ISE reaguje na rostoucí obsah F iontů v gelu poklesem potenciálu ve shodě s očekáváním 25. Dlouhodobé měření základní linie senzoru s vloženým gelem PMMA s dibutylaminem ukázalo, že nutná doba na ustálení potenciálu je h. Po této době je signál senzoru stabilní po dobu dalších 170 až 200 h. Senzor reprodukovatelně reaguje na výskyt plynného fluorovodíku v atmosféře měřící cely v rozmezí 0,1 až 1,2 obj.% a tím splňuje požadavek vyplývající z výzkumu rozkladu SF 6 ve vysokonapěťových přepínačích. 3. Závěr a výhledy nové elektrolyty s iontovými kapalinami Současný vývoj je stále zaměřen na zlepšování parametrů polymerních elektrolytů, především zvýšení iontové vodivosti a rozšíření dostupného potenciálového okna a zlepšení dlouhodobé chemické i elektrochemické stability polymeru i ukotveného rozpouštědla. Jako velmi perspektivní se ukazuje kombinace elektrochemicky stabilních polymerů (methakryláty, poly(vinylidenfluorid-cohexafluorpropen), poly(ethylenoxid)) a tzv. iontových kapalin 42 (RTILs room temperature ionic liquids). Jako iontové kapaliny se označují takové látky, které sestávají z organického kationtu a objemného anorganického nebo organického aniontu a mají bod tání nižší než 100 C (cit. 42 ). Jejich vysoká iontová vodivost, téměř nulová tenze par, nehořlavost a výborná elektrochemická stabilita předurčuje iontové kapaliny mimo jiné jako vhodné elektrolyty pro nové 5V lithno-iontové baterie a superkondenzátory 41. Základním úkolem je nalézt kompatibilní systém nepolárního polymeru a velmi polární iontové kapaliny. Volba nepolárního polymeru je dána požadavkem na dostatečně velké dostupné potenciálové okno (přes 4 V), což vylučuje použití protických polymerů jako 2-hydroxyethyl-methakrylát. Na základě řady experimentů se nám podařilo připravit nové elektrolyty, ternární systémy PEOEMA-PC/EC-BMIPF 6 (BMIPF 6 = hexafluorofosforečnan 1-butyl-3-methylimidazolia). PEOEMA je výrazně polárnější polymer než doposud používané poly(alkylmethakryláty), naopak BMIPF 6 je velmi málo polární iontová kapalina, nemísitelná s vodou. Přesto bylo nutné využít propylen- a ethylen-karbonátu jako plastifikátoru, ne- 137
6 boť polymerizace binárního systému PEOEMA-BMIPF 6 vedla k separaci fází, tj. k vyloučení kapaliny z polymeru 43. Připravené elektrolyty vykazují výrazně vyšší iontovou vodivost (až 1 ms cm 1 při 20 C) a široké potenciálové okno na skelném uhlíku (4,3 4,6 V). Tyto systémy lze kombinovat s lithnými solemi (LiClO 4 nebo LiPF 6 ) pro lithno-iontové baterie a s uhlíkem o vysokém měrném povrchu pro superkondenzátory. Tato práce vznikla za finanční podpory Akademie věd ČR (výzkumný záměr AV0Z ), Grantové Agentury ČR (grant č. 104/06/1471) a Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy (projekt MŠMT LC523). LITERATURA 1. Pistoia G. (ed.): Lithium Batteries New Materials, Developments and Perspectives, Vol. 5., kap. 3. Elsevier Science, Amsterdam Linden D., Reddy T. B. (ed.): Handbook of Batteries. McGraw-Hill, New York Armand M. B., Chabagno J. M., Duclot M. J., v knize: Proc. Int. Conf. On Fast Ion Transport in Solids, Electrodes and Electrolytes (Vashishta P., Mundy J. N., Shenoy G. K., ed.). North-Holland, New York Armand M. B.: Adv. Mater. 2, 278 (1990). 5. Ciuffa F., Croce F., D'Epifanio A., Panero S., Scrosati B.: J. Power Sources 127, 53 (2004). 6. Julien C., Stoynov Z. (ed.): Materials for Lithium-Ion Batteries. Springer, Berlin Ogumi Z.: J. Power Sources 146, 1 (2005) 8. Park J. K.: Electrochim. Acta 50, 233 (2004). 9. Opekar F., Štulík K.: Anal. Chim. Acta 385, 151 (1999). 10. Varshneya P., Deepaa M., Agnihotry S. A., Hob K. C.: Solar Energy Mat. Solar Cells 79, 449 (2003). 11. Iijima T., Toyoguchi Y., Eda N.: Denki Kagaku 53, 619 (1985); Chem. Abst. 103, f (1985). 12. Bohnke O., Rousselot C., Gillet P. A., Truche C.: J. Electrochem. Soc. 139, 1862 (1993). 13. Bohnke O., Frand G., Rezrazi M., Rousselot C., Truche C.: Solid State Ionics 66, 97 (1993). 14. Bohnke O., Frand G., Rezrazi M., Rousselot C., Truche C.: Solid State Ionics 66, 105 (1993). 15. Rhoo H. J., Kim H. T., Park J. K., Hwang T. S.: Electrochim. Acta 42, 1571 (1997). 16. Zukowska G. Z., Robertson V. J., Marcinek M. L., Jeffrey K. R., Stevens J. R.: J. Phys. Chem., B 107, 5797 (2003). 17. Adebahr J., Byrne N., Forsyth M., MacFarlane D. R., Jacobsson P.: Electrochim. Acta 48, 2099 (2003). 18. Laachachi A., Cochez M., Ferriol M., Lopez-Cuesta J. M., Leroy E.: Material Letters 59, 36 (2005). 19. Appetecchi G. B., Croce F., Scrosati B.: Electrochim. Acta 40, 991 (1995). 20. Retter U., Lohse H., v knize: Electroanalytical Methods (Scholz F., ed.), kap Springer, Berlin Vondrák J., Sedlaříková M., Reiter J., Hodal T.: Electrochim. Acta 44, 3067 (1999). 22. Vondrák J., Sedlaříková M., Velická J., Klápště B., Novák V., Reiter J.: Electrochim. Acta 46, 2047 (2001). 23. Vondrák J., Reiter J., Velická J., Sedlaříková M.: Solid State Ionics 170, 79 (2004). 24. Reiter J., Michálek J., Vondrák J., Chmelíková D., Přádný M., Mička Z.: J. Power Sources, v tisku. 25. Reiter J.: Diplomová práce. Univerzita Karlova v Praze, Praha Vondrák J., Reiter J., Velická J., Klápště B., Sedlaříková M., Dvořák J.: J. Power Sources 146, 855 (2005). 27. Granqvist C. G., v knize: The CRC Handbook of Solid State Electrochemistry, (Gellings P. J., Bouwemeester H. J. M., ed.), kap. 16. CRC Press, Boca Raton Moshkovich M., Gofer Y., Aurbach D.: J. Electrochem. Soc. 148, E155 (2001). 29. Rash B., Cattaneo E., Novák P., Vielstich W.: Electrochim. Acta 36, 1397 (1991). 30. Reiter J., Vondrák J., Mička Z.: Electrochim. Acta 50, 4469 (2005) a citace v článku. 31. Song J. Y., Wang Y. Y., Wan C. C.: J. Power Sources 77, 183 (1999) a citace v článku. 32. Ishikawa M., Ihara M., Morita M., Matsuda Y.: Electrochim. Acta 40, 2217 (1995). 33. Hashmi S. A., Kumar A., Tripathi S. K.: Eur. Polym. J. 41, 1373 (2005). 34. Vondrák J., Sedlaříková M., Velická J., Klápště B., Novák V., Reiter J.: Electrochim. Acta 48, 1001 (2003). 35. Reiter J., Vondrák J., Opekar F., Sedlaříková M., Velická J., Klápště B.: 4 th Advanced Batteries and Accumulators, Brno, června 2003, Book of Abstracts (Novák V., ed.), str FEKT VUT Brno, Brno Strehlow H.: Electrode Potentials in Non-aqueous Solvents; v knize: The Chemistry of Non-aqueous Solvents, Vol. 1 (Legowski J. J., ed.), str Academic Press, New York Reiter J., Vondrák J., Opekar F., Velická J.: Chem. Listy 98, 614 (2004). 38. Morales J. A., O Sullivan S. J., Cassidy J. F.: Sens. Actuat., B 105, 266 (2005). 39. Reiter J., Vondrák J., Opekar F., Sedlaříková M., Velická J., Klápště B.: Chem. Listy 97, 611 (2003). 40. Vondrák J., Sedlaříková M., Liedermann K.: Chem. Listy 95, 791 (2001). 41. Markovsky B., Salitra G., Talyossef Y., Aurbach D., Kim H.-J., Choi S.: 3 rd Lithium Battery Discussions Electrode Materials, Bordeaux Arcachon, května 2005, Extended Abstracts (Thomas J., Delmas C., ed.), str Uppsala University, Uppsala Hanusek J.: Chem. Listy 99, 263 (2005). 138
7 43. Reiter J., Vondrák J., Michálek J., Mička Z.: Electrochim. Acta, zasláno. J. Reiter a, J. Vondrák a, J. Velická a, and Z. Mička b ( a Institute of Inorganic Chemistry, Academy of Sciences, Řež near Prague, b Department of Inorganic Chemistry, Faculty of Science, Charles University in Prague, Prague): New Electrolytes Not Only for Chemical Power Sources The article summarises results of research in the field of polymethacrylate (PMMA) gel electrolytes. The prepared materials exhibit sufficient ionic conductivity (up to ms cm 1 ), high electrochemical stability and high optical transparency. PMMA gel electrolytes are freezeresistant down to 25 C. The described electrochemical and material properties allow their applications in many areas such as in electrochromic devices, lithium-ion batteries, supercapacitors, and solid-state electrochemical sensors. A new, all-solid reference PMMA-Cd-Cd(ClO 4 ) 2 electrode was introduced for electrochemical measurements in solids and polymer gel electrolytes as well as in an electrochemical sensor for hydrogen fluoride. To improve ionic conductivity and electrochemical stability a combination of polymer gel electrolytes with ionic liquids based on 1-methylimidazole was suggested. 139
Nové pohledy na aprotické polymerní elektrolyty. J. Vondrák, Ústav anorganické chemie AV ČR, Řež
Nové pohledy na aprotické polymerní elektrolyty J. Vondrák, Ústav anorganické chemie AV ČR, Řež M. Sedlaříková, O. Krejza, P. Barath Ústav elektrotechnologie FEKT VUT Brno J.Kliment, Solartec, Rožnov p.
Li + A H + VODIVÉ POLYMERNÍ ELEKTROLYTY S KOVALENTNĚ VÁZANÝMI ANIONTY
Li + A H + VDIVÉ PLYMERNÍ ELEKTRLYTY S KVALENTNĚ VÁZANÝMI ANINTY JAKUB REITER a, *, JIŘÍ MICHÁLEK b,c, MARTIN PŘÁDNÝ b,c, DANA CHMELÍKVÁ b a JAKUB ŠIRC b,c a Ústav anorganické chemie AV ČR, v.v.i., 250
Vlastnosti polymerních gelových elektrolytů s Li + a Na + ionty
Rok / Year: Svazek / Volume: Číslo / Number: 2011 13 1 Vlastnosti polymerních gelových elektrolytů s Li + a Na + ionty Properties of polymer gel electrolytes with Li + and Na + ions Michal Macalík, Jiří
PMMA gelové polymerní elektrolyty pro elektrochemické zdroje energie
Rok / Year: Svazek / Volume: Číslo / Number: 2013 15 6 PMMA gelové polymerní elektrolyty pro elektrochemické zdroje energie PMMA gel polymer electrolytes for electrochemical energy sources Petr Dvořák,
Baterie minulost, současnost a perspektivy
Baterie minulost, současnost a perspektivy Prof. Ing. Jiří Vondrák, DrSc. Doc. Ing. Marie Sedlaříková, CSc. Ústav elektrotechnologie, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické
AKUMULÁTORY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: 15. 3. 2012. Ročník: devátý
Autor: Mgr. Stanislava Bubíková AKUMULÁTORY Datum (období) tvorby: 15. 3. 2012 Ročník: devátý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Chemické reakce 1 Anotace: Žáci se seznámí se zdroji elektrického
Voltametrie (laboratorní úloha)
Voltametrie (laboratorní úloha) Teorie: Voltametrie (přesněji volt-ampérometrie) je nejčastěji používaná elektrochemická metoda, kdy se na pracovní elektrodu (rtuť, platina, zlato, uhlík, amalgamy,...)
Technický pokrok v oblasti akumulátorových baterií
Technický pokrok v oblasti akumulátorových baterií Ing. Libor Kozubík Vedoucí sektoru energetiky IBM Global Business Services Laboratoře IBM, Almaden, San Jose, CA 2 PROJEKT BATTERY 500 Cíl: Výzkum a vývoj
Test vlastnosti látek a periodická tabulka
DUM Základy přírodních věd DUM III/2-T3-2-08 Téma: Test vlastnosti látek a periodická tabulka Střední škola Rok: 2012 2013 Varianta: A Zpracoval: Mgr. Pavel Hrubý Mgr. Josef Kormaník TEST Test vlastnosti
Netkané textilie. Materiály 2
Materiály 2 1 Pojiva pro výrobu netkaných textilií Pojivo je jednou ze dvou základních složek pojených textilií. Forma pojiva a jeho vlastnosti předurčují technologii a podmínky procesu pojení způsob rozmístění
12. Elektrochemie základní pojmy
Důležité veličiny Elektroda, článek Potenciometrie Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Důležité veličiny proud I (ampér - A) náboj Q (coulomb - C) Q t 0 I dt napětí, potenciál
ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332
Animovaná chemie Top-Hit Analytická chemie Analýza anorganických látek Důkaz aniontů Důkaz kationtů Důkaz kyslíku Důkaz vody Gravimetrická analýza Hmotnostní spektroskopie Chemická analýza Nukleární magnetická
MATERIÁLY PRO SUPERKONDENZÁTORY MATERIALS FOR SUPERCAPACITORS
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROTECHNOLOGIE FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
U = E a - E k + IR Znamená to, že vložené napětí je vyrovnáváno
Voltametrie a polarografie Princip. Do roztoku vzorku (elektrolytu) jsou ponořeny dvě elektrody (na rozdíl od potenciometrie prochází obvodem el. proud) - je vytvořen elektrochemický článek. Na elektrody
Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod
Radiační odstraňování vybraných kontaminantů z podzemních a odpadních vod Václav Čuba, Viliam Múčka, Milan Pospíšil, Rostislav Silber ČVUT v Praze Centrum pro radiochemii a radiační chemii Fakulta jaderná
Pufrové roztoky S pufrovými roztoky TMS máte jistotu, že získáte přesné výsledky objemy: 100 ml, 250 ml, 1000 ml
ph ELEKTRODY TMS Rozmanitost ph elektrod TMS Vám umožňuje vybrat si ten správný typ pro daný měřený vzorek, jeho objem a teplotu. Elektrody ve skleněném, nebo plastovém pouzdře skleněné pouzdro elektrody
Laboratorní práce č. 8: Elektrochemické metody stanovení korozní rychlosti
Laboratorní práce č. 8: Elektrochemické metody stanovení korozní rychlosti Cíl práce: Cílem laboratorní úlohy Elektrochemické metody stanovení korozní rychlosti je stanovení korozní rychlosti oceli v prostředí
Sekundární elektrochemické články
Sekundární elektrochemické články méně odborně se jim říká také akumulátory všechny elektrochemické reakce jsou vratné (ideálně na 100%) řeší problém ekonomický (vícenásobné použití snižuje náklady) řeší
Kobaltem dopované LiFePO4 pro katody li-ion akumulátorů připravené metodou GAC
Rok / Year: Svazek / Volume: Číslo / Issue: 2012 14 1 Kobaltem dopované LiFePO4 pro katody li-ion akumulátorů připravené metodou GAC Cobalt-doped LiFePO4 cathode for lithium-ion batteries prepared by GAC
Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství
Pevné lékové formy Vlastnosti pevných látek stabilita Vlastnosti léčiva rozpustnost krystalinita ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství Charakterizace pevných látek difraktometrie
STEJNOSMĚRNÝ PROUD Galvanické články TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.
STEJNOSMĚRNÝ PROUD Galvanické články TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY. Galvanické články Většina kovů ponořených do vody nebo elektrolytu
ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: 13. 3. 2012. Ročník: osmý
Autor: Mgr. Stanislava Bubíková ELEKTROLÝZA Datum (období) tvorby: 13. 3. 2012 Ročník: osmý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Chemické reakce 1 Anotace: Žáci se seznámí s elektrolýzou. V rámci
KRYSTALY PRO VĚDU, VÝZKUM A ŠPIČKOVÉ TECHNOLOGIE
KRYSTALY PRO VĚDU, VÝZKUM A ŠPIČKOVÉ TECHNOLOGIE MONOKRYSTALICKÉ LUMINOFORY Řešení vyvinuté za podpory TAČR Projekt: TA04010135 LED SVĚTELNÉ ZDROJE Světlo v barvě přirozené pro lidské oko Luminofor Modré
MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA PŘI SEPARACI PLYNŮ A PAR
MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA PŘI SEPARACI PLYNŮ A PAR Ing. Miroslav Bleha, CSc. Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i. bleha@imc.cas.cz Membrány - separační medium i chemický reaktor Membránové materiály
OPTIMALIZACE METODY ANODICKÉ ROZPOUŠTĚCÍ VOLTAMETRIE PRO ANALÝZU BIOLOGICKÝCH VZORKŮ S OBSAHEM RTUTI
Středoškolská technika 212 Setkání a prezentace prací středoškolských studentů na ČVUT OPTIMALIZACE METODY ANODICKÉ ROZPOUŠTĚCÍ VOLTAMETRIE PRO ANALÝZU BIOLOGICKÝCH VZORKŮ S OBSAHEM RTUTI Eliška Marková
POROVNÁNÍ ÚČINNOSTI SRÁŽENÍ REAKTIVNÍCH AZOBARVIV POUŽITÍM IONTOVÉ KAPALINY A NÁSLEDNÁ FLOKULACE AZOBARVIV S Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O S ÚPRAVOU ph
POROVNÁNÍ ÚČINNOSTI SRÁŽENÍ REAKTIVNÍCH AZOBARVIV POUŽITÍM IONTOVÉ KAPALINY A NÁSLEDNÁ FLOKULACE AZOBARVIV S Al 2 (SO 4 ) 3.18H 2 O S ÚPRAVOU ph Ing. Jana Martinková Ing. Tomáš Weidlich, Ph.D. prof. Ing.
Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)
Úvod do koroze (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají) Koroze je proces degradace kovu nebo slitiny kovů působením
EU peníze středním školám digitální učební materiál
EU peníze středním školám digitální učební materiál Číslo projektu: Číslo a název šablony klíčové aktivity: Tematická oblast, název DUMu: Autor: CZ.1.07/1.5.00/34.0515 III/2 Inovace a zkvalitnění výuky
Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů
Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů 7. června/june 2013 9:30 h 17:30 h Laboratoř metalomiky a nanotechnologií, Mendelova univerzita v Brně a Středoevropský technologický institut Budova D, Zemědělská
Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny
Nauka o materiálu Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny Difuze v tuhých látkách Difuzí nazýváme přesun atomů nebo iontů na vzdálenost větší než je meziatomová vzdálenost. Hnací
ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332
Úvodní obrazovka Menu (vlevo nahoře) Návrat na hlavní stránku Obsah Výsledky Poznámky Záložky edunet Konec Chemie 1 (pro 12-16 let) LangMaster Obsah (střední část) výběr tématu - dvojklikem v seznamu témat
GELOVÉ POLYMERNÍ ELEKTROLYTY PRO SUPERKONDENZÁTORY GEL POLYMER ELECTROLYTES FOR SUPERCAPACITORS
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROTECHNOLOGIE FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
AvantGuard Nová dimenze antikorozní ochrany
Nová dimenze antikorozní ochrany Tři způsoby ochrany proti korozi Ocel je nejběžnějším stavebním materiálem na světě. Při působení atmosférických vlivů, jako je voda, kyslík a přírodní soli, však s těmito
Autor: Tomáš Galbička Téma: Alkany a cykloalkany Ročník: 2.
Alkany uhlovodíky s otevřeným řetězcem a pouze jednoduchými vazbami vazby sigma, největší výskyt elektronů na spojnici jader v názvu mají koncovku an Cykloalkany uhlovodíky s uzavřeným řetězcem a pouze
Optimalizace procesu přípravy elektrolytu pro vanadovou redoxní průtočnou baterii
Úspěšně obhájeno 2. 6. 2014 na Ústavu chemického inženýrství VŠCHT Praha Optimalizace procesu přípravy elektrolytu pro vanadovou redoxní průtočnou baterii Autor Jiří Vrána Školitel Juraj Kosek Konzultanti
Oxidace a redukce. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2. Redukce = odebrání kyslíku
Oxidace a redukce Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2 Redukce = odebrání kyslíku Fe 2 O 3 + 3 C 2 Fe + 3 CO CuO + H 2 Cu + H 2 O 1 Oxidace a redukce Širší pojem oxidace
MECHANISMUS TVORBY PORÉZNÍCH NANOVLÁKEN Z POLYKAPROLAKTONU PŘIPRAVENÝCH ELEKTROSTATICKÝM ZVLÁKŇOVÁNÍM
MECHANISMUS TVORBY PORÉZNÍCH NANOVLÁKEN Z POLYKAPROLAKTONU PŘIPRAVENÝCH ELEKTROSTATICKÝM ZVLÁKŇOVÁNÍM Daniela Lubasová a, Lenka Martinová b a Technická univerzita v Liberci, Katedra netkaných textilií,
Stanovení korozní rychlosti elektrochemickými polarizačními metodami
Stanovení korozní rychlosti elektrochemickými polarizačními metodami Úvod Měření polarizačního odporu Dílčí děje elektrochemického korozního procesu anodická oxidace kovu a katodická redukce složky prostředí
Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253
Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253 Část 16 Iontová chromatografie Iontová chromatografie je speciální technika vyvinutá pro separaci anorganických iontů a organických
GALAVANICKÝ ČLÁNEK. V běžné životě používáme název baterie. Odborné pojmenování pro baterii je galvanický článek.
GALAVANICKÝ ČLÁNEK V běžné životě používáme název baterie. Odborné pojmenování pro baterii je galvanický článek. Galvanický článek je zařízení, které využívá redoxní reakce jako zdroj energie. Je zdrojem
Technické sekundární články - AKUMULÁTOR
Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Technické sekundární články - AKUMULÁTOR Galvanické články, které je možno opakovaně nabíjet a vybíjet se nazývají
ROZTOK. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Směsi
Autor: Mgr. Stanislava Bubíková ROZTOK Datum (období) tvorby: 12. 4. 2012 Ročník: osmý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Směsi 1 Anotace: Žáci se seznámí s pojmy roztok, stejnorodá směs. V
Diagram Fe N a nitridy
Nitridace Diagram Fe N a nitridy Nitrid Fe 4 N s KPC mřížkou také γ fáze. Tvrdost 450 až 500 HV. Přítomnost uhlíku v oceli jeho výskyt silně omezuje. Nitrid Fe 2-3 N s HTU mřížkou, také εε fáze. Je stabilní
VÝUKOVÝ MODUL MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ TÉMATA PŘEDNÁŠEK
VÝUKOVÝ MODUL MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ TÉMATA PŘEDNÁŠEK TRANSPORT LÁTEK MEMBRÁNAMI Transport látek porézními membránami - Plouživý tok nestlačitelných tekutin vrstvou částic - Plouživý tok stlačitelných tekutin
Principy chemických snímačů
Principy chemických snímačů Název školy: SPŠ Ústí nad Labem, středisko Resslova Autor: Ing. Pavel Votrubec Název: VY_32_INOVACE_05_AUT_99_principy_chemickych_snimacu.pptx Téma: Principy chemických snímačů
Inhibitory koroze kovů
Inhibitory koroze kovů Úvod Korozní rychlost kovových materiálů lze ovlivnit úpravou prostředí, ve kterém korozní děj probíhá. Mezi tyto úpravy patří i použití inhibitorů koroze kovů. Inhibitor je látka,
E ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA
Ústřední komise Chemické olympiády 48. ročník 2011/2012 ŠKOLNÍ KOLO kategorie A a E ŘEŠENÍ KONTROLNÍ TESTU ŠKOLNÍ KOLA KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍ KOLA (60 BODŮ) ANORGANICKÁ CEMIE 16 BODŮ Úloha 1 8 bodů Napište
Termální analýza elektrolytických gelů ů pro přípravu lithium-iontových baterií
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Přírodovědecká fakulta Termální analýza elektrolytických gelů ů pro přípravu lithium-iontových baterií Bakalářská práce Lucie Doubková Školitelka: RNDr. Sabina
ELEKTRODY PRO LITHNO-IONTOVÉ BATERIE NA BÁZI KOBALTITANU LITHNÉHO ELECTRODES FOR LITHIUM-IONS BATTERIES BASED ON LICoO 2
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROTECHNILOGIE FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
ÚPRAVA VODY V ENERGETICE. Ing. Jiří Tomčala
ÚPRAVA VODY V ENERGETICE Ing. Jiří Tomčala Úvod Voda je v elektrárnách po palivu nejdůležitější surovinou Její množství v provozních systémech elektráren je mnohonásobně větší než množství spotřebovaného
Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.
Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby. T-7 Funkční a substituční deriváty karboxylových kyselin Zpracováno v rámci projektu Zlepšení podmínek ke vzdělávání Registrační číslo projektu:
POVRCHY A JEJICH DEGRADACE
POVRCHY A JEJICH DEGRADACE Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu 1 Povrch Rozhraní dvou prostředí (není pouze plochou) Skoková změna sil ovlivní: povrchovou vrstvu materiálu (relaxace, rekonstrukce)
16.5.2010 Halogeny 1
16.5.010 Halogeny 1 16.5.010 Halogeny Prvky VII.A skupiny: F, Cl, Br, I,(At) Obecnávalenčníkonfigurace:ns np 5 Pro plné zaplnění valenční vrstvy potřebují 1 e - - nejčastější sloučeniny s oxidačním číslem
VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN. Fakulta elektrotechniky a komunika ních technologií
VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN Fakulta elektrotechniky a komunika ních technologií DIPLOMOVÁ PRÁCE Brno, 2016 Bc. Miloslav Kulhavý VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY
Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály
Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály Elektrochemie rovnováhy a děje v soustavách nesoucích elektrický náboj Krystal kovu ponořený do destilované vody + +
J.Kubíček 2018 FSI Brno
J.Kubíček 2018 FSI Brno Chemicko-tepelným zpracováním označujeme způsoby difúzního sycení povrchu různými prvky. Nasycujícími (resp. legujícími) prvky mohou být kovy i nekovy. Cílem chemickotepelného zpracování
Elektrochemie. 2. Elektrodový potenciál
Elektrochemie 1. Poločlánky Ponoříme-li kov do roztoku jeho solí mohou nastav dva různé děje: a. Do roztoku se z kovu uvolňují kationty (obr. a), na elektrodě vzniká převaha elektronů. Elektroda se tedy
= vědní disciplína zabývající se ději a rovnováhami v soustavách, ve kterých se vyskytují elektricky nabité částice
Otázka: Elektrochemie Předmět: Chemie Přidal(a): j. Elektrochemie = vědní disciplína zabývající se ději a rovnováhami v soustavách, ve kterých se vyskytují elektricky nabité částice Př. soustav s el. nábojem
Glass temperature history
Glass Glass temperature history Crystallization and nucleation Nucleation on temperature Crystallization on temperature New Applications of Glass Anorganické nanomateriály se skelnou matricí Martin Míka
některých případech byly materiály po doformování nesoudržné).
VYUŽITÍ ORGANICKÝCH ODPADŮ PRO VÝROBU TEPELNĚ IZOLAČNÍCH MALT A OMÍTEK UTILIZATION OF ORGANIC WASTES FOR PRODUCTION OF INSULATING MORTARS AND PLASTERS Jméno autora: Doc. RNDr. Ing. Stanislav Šťastník,
Třídění látek. Chemie 1.KŠPA
Třídění látek Chemie 1.KŠPA Systém (soustava) Vymezím si kus prostoru, látky v něm obsažené nazýváme systém soustava okolí svět Stěny soustavy Soustava může být: Izolovaná = stěny nedovolí výměnu částic
Bezpečnostní inženýrství. - Detektory požárů a senzory plynů -
Bezpečnostní inženýrství - Detektory požárů a senzory plynů - Úvod 2 Včasná detekce požáru nebo úniku nebezpečných látek = důležitá součást bezpečnostního systému Základní požadavky včasná detekce omezení
VÝUKOVÝ MODUL MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ SYLABY PŘEDNÁŠEK TRANSPORT LÁTEK MEMBRÁNAMI MEMBRÁNOVÉ MATERIÁLY
VÝUKOVÝ MODUL MEMBRÁNOVÝCH PROCESŮ SYLABY PŘEDNÁŠEK TRANSPORT LÁTEK MEMBRÁNAMI zodpovědni: P. Mikulášek, H. Jiránková, M. Šípek, K. Friess, K. Bouzek Transport látek porézními membránami (P. Mikulášek)
Příprava vrstev metodou sol - gel
VYSOKÁ ŠKOLA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ Ústav skla a keramiky Příprava vrstev metodou sol - gel Základní pojmy Sol - koloidní suspenze, ve které jsou homogenně dispergované pevné částice s koloidními rozměry
Akumulátory Li-S. Připravil: Ing. Tomáš Kazda, Ph.D.
Připravil: Ing. Tomáš Kazda, Ph.D. Využití a růst produkce Li-Ion akumulátorů Obr.1: Příklady použit Li-ion akumulátorů [1] Využití a růst produkce Li-Ion akumulátorů Obr.2: Zastoupení jednotlivých typů
Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie
Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í CZ.1.07/2.2.00/15.0324 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
H H C C C C C C H CH 3 H C C H H H H H H
Alkany a cykloalkany sexta Martin Dojiva uhlovodíky obsahující pouze jednoduché vazby obecný vzorec alkanů: C n 2n+2 cykloalkanů: C n 2n homologický přírůstek C 2 Dělení alkanů přímé větvené u větvených
Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2
Oxidace a redukce Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2 Antoine Lavoisier (1743-1794) Redukce = odebrání kyslíku
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektrotechnologie FEKT. Doc. Ing. Jiří Vondrák, DrDc.
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Ústav elektrotechnologie FEKT Doc. Ing. Jiří Vondrák, DrDc. MATERIÁLOVÝ VÝZKUM PRO CHEMICKÉ ZDROJE PROUDU MATERIAL RESEARCH
KOROZE. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: 25. 4. 2012. Ročník: devátý
Autor: Mgr. Stanislava Bubíková KOROZE Datum (období) tvorby: 25. 4. 2012 Ročník: devátý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Chemické reakce; chemie a společnost 1 Anotace: Žáci se seznámí se
VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken
VLASNOSI VLÁKEN 3. epelné vlastnosti vláken 3.. Úvod epelné vlastnosti vláken jsou velice důležité, neboť jsou rozhodující pro volbu vhodných parametrů zpracování i použití vláken. Závisí na chemickém
DESINFEKCE A VYUŽITÍ CHLORDIOXIDU PŘI ÚPRAVĚ BAZÉNOVÉ VODY
DESINFEKCE A VYUŽITÍ CHLORDIOXIDU PŘI ÚPRAVĚ BAZÉNOVÉ VODY.1Úvod Autor: Ing. František Svoboda Csc. Zvážení rizik tvorby vedlejších produktů desinfekce (DBP) pro úpravu konkrétní vody je podmíněno návrhem
Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách
Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách Jméno autora: Mgr. Magda Zemánková Materiál byl vytvořen v období: 2. pololetí šk. roku 2010/2011 Materiál je určen pro ročník: 9. Vzdělávací oblast:
Struktura. Velikost ionexových perliček Katex. Iontová výměna. Ionex (ion exchanger) Iontoměnič Měnič iontů. Katex (cation exchanger) Měnič kationtů
Ionex (ion exchanger) Iontoměnič Měnič iontů gelová Struktura makroporézní Katex (cation exchanger) Měnič kationtů Anex (anion exchanger) Měnič aniontů Velikost ionexových perliček Katex Silně kyselý katex
Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly
Skupenské stavy látek Mezimolekulární síly 1 Interakce iont-dipól Např. hydratační (solvatační) interakce mezi Na + (iont) a molekulou vody (dipól). Jde o nejsilnější mezimolekulární (nevazebnou) interakci.
Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2
Oxidace a redukce Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2 Lavoisier Redukce = odebrání kyslíku Fe 2 O 3 + 3 C 2 Fe
Jak funguje baterie?
Jak funguje baterie? S bateriemi se setkáváme na každém kroku, v nejrůznějších velikostech a s nejrůznějším účelem použití od pohonu náramkových hodinek po pohon elektromobilu nebo lodě. Základem baterie
Superkritická fluidní extrakce (SFE) Superkritická fluidní extrakce
Superkritická fluidní extrakce (zkráceně SFE, z angl. Supercritical Fluid Extraction) = extrakce, kde extrakčním činidlem je tekutina v superkritickém stavu, tzv. superkritická (nadkritická) tekutina (zkráceně
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ MĚŘENÍ VODIVOSTI KAPALIN BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV AUTOMATIZACE A MĚŘICÍ TECHNIKY FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION
Bazénové elektrody a příslušenství pro rok 2014
Bazénové elektrody a příslušenství pro rok 2014 1. ph elektrody kombinované vhodné pro bazény s gelovým elektrolytem 22111 ph kombinovaná HC 233 1.680,- pro běžné využití do 1 baru, samočistící, záruka
Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce
Vysoká škola chemicko technologická v Praze Ústav organické technologie (111) Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce Vypracoval : Bc. Tomáš Sommer Předmět: Vícefázové reaktory (prof. Ing.
OPTIMALIZACE CHEMICKY PODPOROVANÝCH METOD IN SITU REDUKTIVNÍ DEHALOGENACE CHLOROVANÝCH ETHYLENŮ.
OPTIMALIZACE CHEMICKY PODPOROVANÝCH METOD IN SITU REDUKTIVNÍ DEHALOGENACE CHLOROVANÝCH ETHYLENŮ. Jaroslav Hrabal, MEGA a.s., Drahobejlova 1452/54, 190 00 Praha 9 e-mail: audity@mega.cz Něco na úvod Boj
HODNOCENÍ POVRCHOVÝCH ZMEN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ PO ELEKTROCHEMICKÝCH ZKOUŠKÁCH. Klára Jacková, Ivo Štepánek
HODNOCENÍ POVRCHOVÝCH ZMEN MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ PO ELEKTROCHEMICKÝCH ZKOUŠKÁCH Klára Jacková, Ivo Štepánek Západoceská univerzita v Plzni, Univerzitní 22, 306 14 Plzen, CR, ivo.stepanek@volny.cz Abstrakt
Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity
Nauka o materiálu Úvod Technické materiály, které jsou určeny k dalšímu technologickému zpracování zahrnují širokou škálu možného chemického složení, různou vnitřní stavbu a různé vlastnosti. Je nutno
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ ÚSTAV ELEKTROTECHNOLOGIE FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION DEPARTMENT OF
Datum: 21. 8. 2013 Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.
Datum: 21. 8. 2013 Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.1013 Číslo DUM: VY_32_INOVACE_93 Škola: Akademie VOŠ, Gymn. a SOŠUP Světlá nad Sázavou