An electrochemical study related to the redox characteristics of Ethyl-3-acetyl-6-methyl-1, 4-diphenyl-4, 3a-dihydro-1, 3, 4-triazolino[3, 4-a] pyrimidine-5-carboxylate ester and its derivatives (1a-f) and (2a-e) in nonaqueous solvents such as 1, 2-dichloroethane (DCE), dichloromethane (DCM), acetonitrile (AN), dimethylsulphoxide (DMSO) and tetrahydrofurane (THF) using $0.1\;mol\;dm^{-3}$ tetrabutylammonium perchlorate (TBAP) as a supporting electrolyte at platinum, glassy carbon and gold electrodes, has been performed using cyclic voltammetry (CV). Controlled potential electrolysis (CPE) is also carried out to elucidate the course of different electrochemical reactions through the separation and identification of the intermediates and final electrolysis products. The redox mechanism is suggested and proved. It was found that all the investigated compounds in all solvents are oxidized in a single irreversible one electron donating process following the well known pattern of the EC-mechanism to give a dimer. On the other hand, these compounds are reduced in a single irreversible one electron step to form the anion radical, which is basic enough to proton from the media forming the radical which undergoes tautomerization and then dimerization processes to give also another bis-compound through N-N linkage formation.
The continued environmental pollution caused by fossil fuel consumption has prompted researchers around the world to develop environmentally friendly energy technologies. Electrochemical energy storage is the significant area of research in this development process, and the research significance of supercapacitors in this field is increasing. Herein, a simple electrodeposition synthetic route was explored to develop the MoP layered cathode material. The layered structure provided a highly ion-accessible surface for smooth and faster ion adsorption/desorption. After Fe was doped into MoP, the morphology of MoP changes and the electrochemical performance was significantly improved. Specific capacitance value of the binder-free FeMoP electrode was found to be 269 F g-1 at 2 A g-1 current density in 6 M aqueous KOH electrolyte. After adding Fe to MoP, an additional redox contribution was observed in the redox conversion from Fe3+ to Fe2+ redox pair, and the charge transfer kinetics of MoP was effectively improved. This research can provide guidance for the development of supercapacitor electrode materials through simple electrodeposition technology.
Liquid crystal (LC; E7 and/or ML-0249)-embedded, poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene) (PVdF-co-HFP)-based, polymer electrolytes were prepared for use in dye-sensitized solar cells (DSSCs). The electrolytes contained 1-methyl-3-propylimidazolium iodide (PMII), tetrabutylammonium iodide (TBAI), and iodine ($I_2$), which participate in the $I_3^-/I^-$ redox couple. The incorporation of photochemically stable PVdF-co-HFP in the DSSCs created a stable polymer electrolyte that resisted leakage and volatilization. DSSCs, with liquid crystal(LC)-embedded PVdF-co-HFP-based polymer electrolytes between the amphiphilic ruthenium dye N719 absorbed to the nanocrystalline $TiO_2$ photoanode and the Pt counter electrode, were fabricated. These DSSCs displayed enhanced redox couple reduction and reduced charge recombination in comparison to that fabricated from the conventional PVdF-co-HFP-based polymer electrolyte. The behavior of the polymer electrolyte was improved by the addition of optimized amounts of plasticizers, such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). The significantly increased short-circuit current density ($J_{sc}$, $14.60\;mA/cm^2$) and open-circuit voltage ($V_{oc}$, 0.68 V) of these DSSCs led to a high power conversion efficiency (PCE) of 6.42% and a fill factor of 0.65 under a standard light intensity of $100\;mW/cm^2$ irradiation of AM 1.5 sunlight. A DSSC fabricated by using E7-embedded PVdF-co-HFP-based polymer electrolyte exhibited a maximum incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) of 50%.
To improve the performance of aluminum-air batteries, it is very important to understand the effect of electrolytes on the electrochemical properties of electrodes. In this study, the effects of electrolyte cations on the electrochemical redox reactions proceeding at the negative and positive electrodes were investigated using electrolytes having the same anion but different cations such as NaCl, LiCl, CaCl2, and ZnCl2. It was confirmed by discharge test, scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis that electrolyte cations affect the discharge potential and specific capacity of the electrode. Precipitates were formed on the surface of the positive electrode by Ca2+ and Zn2+ ions, resulting in degradation of the performance of the positive electrode. In addition, Ca2+ ions passivated the negative electrode and accelerated the performance degradation. This suggests that the positive ions of the electrolyte have different effects on the electrochemical performance of the positive and negative electrodes.
Vanadium redox flow batteries (VRFBs) using the electrolytes containing various vanadium ions in sulfuric acid as supporting solution are one of the energy storage devices in alternatively charging and discharging operation modes. The positive electrolyte contains $V^{5+}/V^{4+}$ and the negative electrolyte $V^{2+}/V^{3+}$ depending on the operation mode. To prevent the mixing of two solutions, proton exchange membranes are mainly used in VRFBs. Nafion 117 could be the most promising candidate due to the strong oxidative property of $V^{5+}$ ion, but causes high crossover of electroactive species to result in a decrease in coulombic efficiency. In this study, the composite membranes using Nafion ionomer and porous polyethylene substrate were prepared to keep good chemical stability and to decrease the cost of membranes, and were compared to the properties and performance of the commercially available electrolyte membrane, Nafion 117. As a result, the water uptake and ionic conductivity of the composite membranes increased as the thickness of the composite membranes increased, but those of Nafion 117 slightly decreased. The permeability of vanadium ions for the composite membranes significantly decreased compared to that for Nafion 117. In a single cell test for the composite membranes, the voltage efficiency decreased and the coulombic efficiency increased, finally resulting in the similar energy efficiency. In conclusion, the less cost of the composite membranes by decreasing 6.4 wt.% of the amount of perfluorinated sulfonic acid polymer due to the introduction of porous substrate and lower vanadium ion permeability to decrease self-discharge were achieved than Nafion 117.
Lee, Jae Hun;Park, Cheol Hun;Park, Min Su;Kim, Jong Hak
Membrane Journal
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v.29
no.1
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pp.30-36
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2019
In this study, we reported a solid-state supercapacitor consisting of titanium nitride (TiN) nanofiber and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT-PSS) conducting polymer electrode and poly(vinyl alcohol) (PVA)-based polymer electrolyte membrane. The TiN nanofiber was selected as electrode materials due to high electron conductivity and 2-dimensional structure which is beneficial for scaffold effect. PEDOT-PSS is suitable for organic/inorganic composites due to good redox reaction with hydrogen ions in electrolyte and good dispersion in solution. By synergetic effect of TiN nanofiber and PEDOT-PSS, the PEDOT-PSS/TiN electrode showed higher surface area than the flat Ti foil substrate. The PVA-based polymer electrolyte membrane could prevent leakage and explosion problem of conventional liquid electrolyte and possess high specific capacitance due to the fast ion diffusion of small $H^+$ ions. The specific capacitance of PEDOT-PSS/TiN supercapacitor reached 75 F/g, which was much higher than that of conventional carbon-based supercapacitors.
For the detection of the state of charge in VRFB-ESS, the analyses of UV-Visible spectrometry and the measurements of potential between the anolyte and catholyte were used in parallel. This paper includes the production of 4-valant ion from VOSO4 powder, 3- and 5-valant ions from electrochemical charge of 4-valant ion and 2-valant ion from 3-valant ion. It also includes the analyses of these valance ions and unknown electrolyte at any time using UV-Visible spectrometry. Through the analyses of the valance ions in samples, the SOCs of the samples at any charge-discharge times were verified.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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1997.11a
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pp.144-148
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1997
We synthesized polyaniline films electrochemically under constant current conditions, which exhibited electric conductivity as high as 100 S/cm. By charge and discharge cycling of polyaniline films, we obtained specific discharge capacity as high as 195 mAH/g using HSO$_4$- doped polyaniline. For the polyaniline synthesized using H$_2$SO$_4$ and HClO$_4$ composite electrolyte. we also obtained specific discharge capacity as high as 134 mAHg which rivals inorganic electro- active materials.
In this work, a ruthenium dioxide electrode has been prepared by thermal decomposition at 400 ℃ then used for the oxidation of commercial amoxicillin. The physical characterization showed that RuO2 electrode presents a mud cracked structure. Its electrochemical characterization has revealed an increase of the voltammetric charge in acid electrolyte compared to neutral electrolyte indicating the importance of protons in its surface redox processes. The voltammetric study of the oxidation of amoxicillin has been investigated. It has been obtained that the oxidation of amoxicillin is controlled by both adsorption and diffusion processes. Moreover, the oxidation of amoxicillin occurs via direct and indirect processes in free or electrolyte containing chlorides. Through preparative electrolysis, enhancement of amoxicillin oxidation was observed in the presence of chloride where the amoxicillin degradation yield reached more than 50 % compared to less than 5% in the absence of chlorides. Spectrophotometric investigations have revealed the degradation of intermediates absorbing at 350 nm.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.40
no.12
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pp.769-776
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2016
In this study, a numerical simulation of a vanadium redox flow battery was investigated for reactions involving an electrochemical species using comprehensive conservation laws and a kinetic model. For a 3-D geometry of the cell, the distributions of electric potential, vanadium concentration, overpotential, and ohmic loss were calculated. The cell temperature and initial vanadium ion concentration were set as variables. The voltage and electrochemical loss were calculated for each variable. The effects of each variable's impact on the electrochemical performance of a vanadium redox flow battery was numerically analyzed using the calculated overpotential in the electrode and the ohmic loss in the electrolyte phase. The cell temperature increased from $20^{\circ}C$ to $80^{\circ}C$ when the voltage efficiency decreased from 89.34% to 87.29%. The voltage efficiency increased from 88.65% to 89.25% when the vanadium concentration was changed from $1500mol/m^3$ to $3000mol/m^3$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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