Stockage et conversion de l'énergie

Supercondensateurs à haute densité d' énergie

Les supercondensateurs (aussi connu sous le nom de supercondensateurs, condensateurs électrochimiques, ou condensateurs à double couche) sont des dispositifs électrochimiques qui stockent et libèrent des charge et livrent de fortes densités de puissance sur de courtes périodes de temps. Leur capacité à stocker l'énergie électrique de manière efficace et de libérer de l'énergie électrique très rapidement les rend idéales pour les applications où l'alimentation de secours de courte durée et des besoins de puissance de pointe sont essentiels.

L'utilisation de nanomatériaux spéciales par les chercheurs du NanoSystems Institut de l'UCLA (Californie) ont préparé des "condensateurs LSG-manganèse" qui "emmagasine autant de charge électrique qu'une une batterie plomb-acide" et qui "peut être rechargée en quelques secondes et stocker environ six fois la capacité de l'état de à la fine pointe des supercondensateurs disponibles dans le commerce".

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Et l'instrumentation électrochimique pour les analyser

Le développement de supercondensateurs comme celui-ci nécessite une analyse électrochimique strictes. Metrohm Autolab offre l'instrumentation appropriée pour de telles analyses.

> En savoir plus sur l'analyse électrochimique avec Metrohm Autolab

Anions et cations utilisant la chromatographie ionique

Les batteries au Lithium-ion (Li -ion) sont les technologies de stockage le plus important dans les applications portables et mobiles. Ils excellent non seulement par leurs niveaux de tension de cellule élevée et leur temps de décharge flexible, mais aussi par leur densité d'énergie massique élevée. Dans le développement et l'optimisation des batteries Li-ion, l'un des aspects d'intérêt particulier est la teneur en ions tels que le lithium, le fluorure, et l'hexafluorophosphate dans l'électrolyte ou dans les éluants des différents composants.

940 Professional IC Vario, open

Avec la Chromatographie ionique, il est possible de déterminer différents anions et cations inorganiques et organiques et en parallèle sur une large gamme de concentrations. Toutes les étapes de préparation de l'échantillon qui pourraient être nécessaires (élution, la dilution, la filtration) peuvent être automatisées avec la préparation d'échantillons automatique Metrohm (“MISP”) techniques. Les ions suivants peuvent être déterminés:

  • fluorure, hexafluorophosphate, tétrafluoroborate, le lithium et dans les éluants de composants individuels tels que les anodes, cathodes, et feuilles de séparation
  • fluorure, hexafluorophosphate, et le lithium dans des liquides électrolytiques

Téléchargements

Eau dans les batteries Li -ion

L'électrolyte de la batterie est constituée de mélanges de solvants aprotiques anhydres et des sels de lithium. Les batteries au lithium-ion doivent être complètement libre de l'eau (< 20 mg/L), parce que l'eau réagit avec le sel conducteur, par exemple, le LiPF6, pour former de l'acide fluorhydrique.

La teneur en eau dans l'électrolyte est déterminée en utilisant la coulométrie Karl Fischer et la méthode du four. Une injection manuelle ou automatique avec des unités de dosage peut être utilisé. En plus de l' électrolyte, de l'eau peut être déterminée dans toutes les parties de batterie Li-ion - à partir des matières premières et des électrolytes utilisés dans les anodes et dans les cathodes revêtues de feuilles jusqu'aux préparations de revêtement de l'électrode.

> En savoir plus sur le titrage Karl Fischer

Caractérisation électrochimique de …

… batteries, matériaux d'électrodes, et électrolytes

Un grand nombre de types secondaire de batterie existe aujourd'hui. Ce groupe comprend, par exemple, le type de batterie le plus largement utilisé dans le monde, les batteries le plomb-acide, ou NiCd/NiMH, lithium-ion, métal-air, le sodium-soufre, et le sodium-nickel, en plus d'un certain nombre de technologies sous développement. La puissance de sortie totale des piles est déterminée par les propriétés des électrolytes utilisés et des matériaux d'anode et de cathode. Certaines méthodes électrochimiques sont adaptés pour, par exemple :

  • Déterminer les caractéristiques courant / tension
  • tests pour l'inversion de polarité (de charge) de batteries
  • caractériser les effets du vieillissement en utilisant la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS)
  • enregistrement des cycles de décharge et de charge
  • déterminer la capacité de la batterie
  • mesure de la résistance de transfert de la résistance de l'électrolyte et de la charge (réaction d'électrode)
  • détermination de la puissance d'impulsion capacité/courant élevé
Les instruments Metrohm Autolab sont idéaux pour la caractérisation et le développement de matériaux de batterie, par exemple, les matériaux d'anode et de la cathode, les séparations, les électrolytes, les couches limites ainsi que la détermination de Fe (II) et Fe (III) dans du phosphate de fer et de lithium.

Téléchargements

… supercondensateurs

La performance d'un supercondensateur est déterminée en mesurant sa capacité (qui peut varier avec le potentiel appliqué) et la résistance équivalente série (ESR). Ces paramètres peuvent être mesurés en chargeant le supercondensateur à courant constant et en suivant la réponse du potentielle (chronopotentiométrie), l'application d'une impulsion de potentiel et le suivi de la réponse actuelle (chronoampérométrie), ou par spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). Quoi que vous souhaitez mesurer, Metrohm Autolab a l'instrument approprié.

Téléchargements

… piles à combustible

Les piles à combustible sont considérés comme des systèmes de stockage d'énergie chimique qui produisent de l'électricité par oxydation de l'hydrogène ou du méthane. Ils possèdent un rendement plus élevé que les moteurs thermiques et ne produisent pas de dioxyde de carbone. Les piles à combustible sont différents des batteries du fait qu'ils nécessitent une source d'énergie continue pour entretenir la réaction chimique. Tant que les carburants sont fournis, les piles à combustible produisent de l'électricité.

Il existe différents types de piles à combustible, tels que des alcalins (AFC) , une membrane d'électrolyte polymère (PEMFC), du methanol direct (DMFC), l'acide phosphorique (PAFC), du carbonate fondu (MCFC) ou d'oxyde solide (SOFC) des piles à combustible .

La Caractérisation des piles à combustible inclut la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS), ainsi que des courbes de polarisation et de densité de puissance de la cellule indiquant les conditions de fonctionnement optimales.

Téléchargements

Témoignage

"Nous utilisons les appareils Metrohm depuis dix ans ... sans aucun problème."

Prof. S. Basu, Dept. of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology, Delhi