Введение
1. Литературный обзор 12
1.1. Электрохимические конденсаторы с углеродными электродами 12
1.1.1. Основные свойства двойнослойных конденсаторов (ДСК) 12
1.1.2. Удельная энергия и удельная мощность ДСК 17
1.1.3 Основы макрокинетики ДСК 21
1.1.4. Влияние соотношения размеров ионов и молекул с размерами пор 22
1.1.5. Влияние функциональных групп на характеристики ДСК 23
1.1.5.1. Кислородсодержащие угли 24
1.1.5.2. Азотсодержащие угли. 27
1.1.5.3. Борсодержащие угли 30
1.1.6. Электролиты, используемые в ДСК 31
1.1.6.1. Водные и неводные электролиты 31
1.1.6.2.Ионные жидкости 33
1.1.6.3. Полимерные электролиты 34
1.1.7. Высокодисперсные угли, полученные разными методами 35
1.1.7.1.Сажи 35
1.1.7.2.Активированные углеродные волокна (АУВ) и ткани (АУТ) 36
1.1.7.3.Карбидные производные углей 37
1.1.7.4. Углеродные аэрогели и ксерогели в качестве электродов для конденсаторов. 38
1.1.7.5. Углеродные наноматериалы в качестве электродов для суперконденсаторов 40
1.1.8. Моделирование суперконденсаторов 43
1.1.9. Основные выводы из обзора литературы по суперконденсаторам 43
1.2. Обзор литературы по методу емкостной деионизации водных растворов 44
1.2.1. Историческая справка 44
1.2.2. Принцип работы метода ЕДВ 48
1.2.3. Преимущества и недостатки ЕДВ 52
1.2.4. Математическое моделирование ЕДВ 54
1.2.5. Основные выводы из обзора литературы по ЕДВ 55
2. Методики экспериментов. 57
2.1. Методика подготовки электродных материалов и электролитов. 57
2.2. Типы электрохимических ячеек и электродов сравнения. 58
2.3. Методика проведения вольтамперометрических измерений. 61
2.4. Методика гальваностатических измерений. 61
2.5. Методика исследований импедансным методом высокодисперсных углеродных электродов . 62
2.6. Методика исследования структурных и гидрофильно – гидрофобных свойств ВДУМ методом эталонной контактной порометрии. 62
2.6.1. Принцип эксперимента. 63
2.6.2. Выбор измерительной жидкости. 64
2.6.3. Исследование гидрофильно-гидрофобных свойств. 64
2.7. Методики определения полной обменной емкости. 65
2.8. Методика рентгенофазового анализа. 66
3. Исследование процессов в суперконденсаторах с углеродными электродами . 67
3.1. Исследование емкостных свойств электродов на основе АУ применительно к их использованию в высокоэнергетичных суперконденсатрах . 67
3.1.1. Порометрические свойства электродов. 67
3.1.2. Исследования структурных особенностей твердой фазы АУ электродов. 72
3.1.3. Исследование электрохимических свойств АУ электродов в концентрированной серной кислоте. 73
3.1.4. Исследования электрохимических свойств АУ электродов в концентрированных кислотах H3PO4 и HCl 86
3.1.5. Математическая модель заряда/разряда АУ электродов в концентрированных кислотах и ее экспериментальная верификация. 90
3.2. Исследования, по использованию ЭХСК для сглаживания пиковых нагрузок электрических сетей . 93
4. Исследование метода емкостной деионизации водных растворов . 102
4.1. Описание метода емкостной деионизации водных растворов (ЕДВ) 102
4.2. Исследование поверхностной проводимости активированныхуглеродных материалов как важного свойства метода ЕДВ. 103
4.2.1. Проблема поверхностной проводимости в пористых электродах. 103
4.2.2. Экспериментальная методика измерения поверхностной проводимости 105
4.2.3. Экспериментальные результаты и их обсуждение 109
4.3. Исследования в статической ячейке 119
4.4. Исследования в динамической ячейке 134
5. Выводы 144
Список литературы 146
