Nghiên cứu tổng hợp và biến tính vật liệu cacbon nano từ vỏ trấu dùng làm điện cực cho tụ điện hóa

www.twitter.com/daykemquynhon
www.google.com/+DạyKèmQuyNhơn
www.facebook.com/daykem.quynhon
www.daykemquynhon.blogspot.com
1.1.5. Cơ chế tích trữ năng lượng trong tụ điện hóa
1.1.5.1. Tụ điện hóa lớp kép
Quá trình nạp và phóng điện của EDLC (ví dụ xảy ra trên điện cực cacbon hoạt
tính) có thể được hiểu như sau [13,58]:
Anot
Catot
E S + B – ←⎯⎯→
⎯ E + s //B – + e – (a) E s + D + + e – ←⎯⎯→
⎯ E – s //D +
⇒ Phương trình tổng quát:
E S + E S + D + B – ←⎯⎯→
⎯ E + s //B – + E – s //D + (c)
trong đó: E s : bề mặt của điện cực cacbon
//: lớp kép mà ở đó điện tích phân bố
D + và B – : lần lượt là cation và anion của dung dịch điện li.
Trong quá trình nạp điện, như đã chỉ ra ở phương trình (a) và (b), electron được
chuyển từ anot sang catot thông qua mạch ngoài; trong khi đó, anion chuyển về anot
và cation chuyển về catot. Trong quá trình phóng điện, electron chuyển từ catot sang
anot và các ion chuyển từ bề mặt điện cực vào pha dung dịch điện li. Từ phương trình
tổng quát, ta thấy chất điện ly D + B – bị tiêu thụ trong quá trình nạp điện. Nói cách
khác, chỉ có electron được chuyển đến và rời khỏi bề mặt điện cực qua mạch ngoài;
còn cation và anion thì di chuyển trong lòng dung dịch chất điện li. Rõ ràng, không có
bất kì sự thay đổi nào về mặt hóa học xảy ra trên bề mặt điện cực hay trong dung dịch
chất điện li. Đó chính là lý do tại sao quá trình phóng và nạp điện trong EDLC có tính
thuận nghịch cao, dẫn tới không có sự giới hạn về số chu kì làm việc.
1.1.5.2. Tụ điện giả (pseudo-capacitor)
Khác với điện dung của lớp điện kép, điện dung giả (pseudo - capacitance) tăng
lên vì lý do nhiệt động học giữa điện lượng nhận được (∆q) và sự thay đổi thế (∆V).
Đạo hàm
∂( ∆q)
∂( ∆V)
tương ứng là điện dung của giả tụ điện [13]. Sự khác nhau chính của
điện dung lớp điện kép và điện dung giả liên quan đến dòng Faraday, tức là liên quan
đến các phản ứng oxi hóa khử nhanh, thuận nghịch giữa chất điện li và các tâm hoạt
động của bề mặt vật liệu điện cực.
Điện dung giả thường cao hơn so với điện dung lớp điện kép, tuy nhiên có một
vài bất lợi là: (i) mật độ công suất thấp (do tính dẫn điện kém), (ii) sự suy giảm giá trị
theo vòng đời hoạt động.
DIỄN ĐÀN TOÁN - LÍ - HÓA 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN
(b)
Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú
8
www.facebook.com/daykemquynhonofficial
www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial