Yazarlar bu proje finansmanı için Ulusal Bilim Vakfı Ödülü 1006568 kabul etmek istiyorum.

1. Hazırlık Nano-VB 2 Ortaölçek VB 2 doğrudan 1:2 mol oranı top-freze ile element vanadyum ve bor sentezlenir. <ol><li> 50 ml&#39;lik bir tungsten karbür freze kavanoz ve on 10-mm sert metal topları temizleyin. ° C&#39;de 1 saat boyunca tüm suyu sağlamak için 100 ° C&#39;deki bir fırında hava altında kuru buharlaştı. </li><li> Kalıntı görünür ise adımı 1.1 tekrarlayın, hiçbir kalıntı kalmasını sağlamak için freze kavanozun içini silerek temizleyin. </li><li> 10 dakika her zaman için argon 3x ile bir eldiven kutusunun antre temizleyin. Argon dolu torpido gözünün içine freze kavanoz, toplar ve temiz spatula aktarın. </li><li> 1:2 molar oranında vanadyum ve bor tozu tartılır, vanadyum 0.500 g ve freze kavanoza 0.212 g bor, topları ekleyin ve freze kavanoz mühür. </li><li> Torpido gözün-den kapalı freze kavanoz kaldırmak, 600 rpm ve 4 saat için değirmen için ayarlanmış bir gezegen bilyalı değirmen içine yerleştirin. </li><li> Completio sonraN, freze kavanoz Değirmenden çıkarmadan önce oda sıcaklığına soğumaya bırakın. </li><li> 10 dakika her zaman için argon 3x ile bir eldiven kutusunun antre temizleyin. Torpido gözü içine freze kavanoz, tabanı yuvarlak bir şişe, parafin filmi, spatula, ve manyetik karıştırıcı aktarın. </li><li> Aşağıdaki gibi hazırlanan nanoskopik VB 2 zirkonyum oksit kaplama uygulanır: <ol><li> İç torpido gözü daha önce başlangıç ​​kütlesinin toplu geri getirildi kadar freze kavanoz duvarlarına kazımak için bir spatula ile hazırlanan nano-VB 2 toplamak. Yuvarlak tabanlı bir şişe içine toplanan nano VB 2 tartılır ve aktarın. </li><li> Toplanan VB 2 ile karşılaştırıldığında, zirkonyum klorür, 3,5 ağırlık yüzdesi üzerinden tartılır ve daha sonra toplanan nano VB 2 içeren yuvarlak dipli bir şişeye tozu eklenir. </li><li> Şişeye bir manyetik karıştırma çubuğu ekleyip parafin filmi kullanılarak eldiven kutusundan kaldırmadan önce açıklığını kapatmak. Alternatif olarak,septum eşdeğer sonuçlar eldiven kutusundan yuvarlak tabanlı bir şişe kaldır kullanılmıştır. </li><li> 10 ml&#39;lik bir şırınga kullanılarak, yuvarlak dipli bir balona, ​​dietil eter 10 ml aktarın. Çabuk Parafilm ek bir parça ile birlikte parafin filmde şırınga ile oluşturulan delik kapsamaktadır. </li><li> Orta ayarda bir saat boyunca bir karıştırma plakası üzerinde şişeye karıştırın. </li><li> Bir saat sonra, nano-VB 2 kaplı Nano-VB 2 kuru görünene kadar, bir döner evaporatör veya benzeri diğer pompa konfigürasyon kullanılarak geri kalan dietil eter buharlaştırılması. </li><li> Nano-VB 2 kaplı Zr Tamamen kuruduktan sonra, toplamak. </li></ol></li></ol> 2. Elektrolit hazırlanması <ol><li> 4 M KOH, elektrolit olarak kullanım için 4 M NaOH çözeltisinin bir karışımı hazırlayın. (NOT: sadece yeterli birkaç hafta sürmesi olun gibi yeni hücre oluşturmak için gerekli tekrar). NaOH ve KOH Sulu hidroksit elektrolit koştu konsantrasyonu arasında değişen geçmişte araştırılmıştırdoymuş 8 M ging. 4 M NaOH ve 4 M KOH kombinasyonu saf NaOH elektrolit kullanarak önceki sonuçlarına göre marjinal geliştirilmiş yüksek oranda performans sağlar. </li></ol> 3. Çinko / Hava Piller sökülmesi Pil üreticisi ve model numarası hakkında ayrıntılı bilgi için Regents ve malzemelerin tabloya bakın. <ol><li> VB 2 / hava hücrelerinin daha sonra üretim için çinko / hava hücresi Açılış. <ol><li> Çapraz kesme pense kullanarak madeni para büyüklüğünde bir gövde dudak bir kesim oluşturun. </li><li> Dışa dudak kenarlı dış kıvırın. Iki kez hücre etrafında tamamen gittikten sonra, açmak için kolay olmalıdır. </li><li> Bir jilet kullanarak, yavaş yavaş kapağın kenarlarında yukarı itin, yavaşça hücre açmak zorlamak. NOT: Bu hücre açık almak için bir süre alabilir. Bu adımı yaparken herhangi bir çatlak ya da zarar vermemeye hasta ve dikkatli olun. Hücre bozulmadan kalması gerekecektir. </li></ol></li><li> Kullanılması için batarya hazırlanması <ol><li> Bir pil, iki parça (kapak ve alt) içine açıldıktan sonra yavaşça kapağından ve alt çinko anot malzemesi kaldırmak için başlar. </li><li> Jilet ile mümkün olduğunca çok katı çinko gibi çıkarın. Alt kazımak etmeyin, herhangi bir parça zarar önemlidir. Ayırıcı (alt) ve conta (iki) kolayca jilet ile başvuran çok fazla baskı ile delinmiş olabilir tek opak kaplama oluşturur. Ayırıcı delici hava katot zarar neden olur. Conta rahatsız Buna ek olarak, elektriksel olarak izole edilmesi için, hücre güvenilirliği kaybolur. </li><li> Bir pamuklu çubuk kullanarak dikkatli bir şekilde kapağı, alt ve ayırıcı geri kalan çinko ve artıkları silin. </li><li> Izopropil alkol ile hücrenin kapağı ve dış temizleyin. </li></ol></li></ol> 4. Bir 70/30 karışım, kuru bir 5 mAh çalışan elektrot hazırlanması <ol><li> Aktif madde olarak sentezlenmiş Zr kaplı nano-VB 2 kullanılarakve transfer bir havanda içine - al, (10 hücreleri aynı anda test edilir genellikle 5) fabrikasyon olarak elektrot başına 0.0012 g tartmak. </li><li> Harç içinde aktif malzeme, tartılmış VB 2, grafit karbon siyahı (her elektrot), 0.0005 g% 30 ekleyin ve havan tokmağı ve 30 dakika süreyle öğütmek. </li><li> Malzeme hiçbir büyük, görünür kümeleri vardır emin olun ve toz toplamak. </li><li> Bir spatula ile temiz elektrot kap başına 70/30-powder karışımın yaklaşık 0.0017 g tartılır. (Bir anda birden fazla hücre hazırlamak, aksi takdirde elektrot kap malzeme transferi). </li><li> Hiçbir kümeleri ve süspansiyon eşit kapağın üst kısmında dağıtılır kadar spatula ya da diğer küçük sivri uçlu her kapağı ve girdap toz izopropil alkol tek bir damla ekleyin. </li><li> Elektrotlar 30 dakika kurumasını bekleyin. </li></ol> 5. VB 2-Hava Hücre Montaj - Kuru Yöntem <ol><li> Çinko / ai gelen ters hücreleri arayaçalışma elektrot ile r hücre, kap, baş aşağı. </li><li> Iki sıra halinde, birinde kapaklar ve diğer ilgili dipleri - her bir hücrenin (10 test edilen 5) düzenleyin. Anot malzemesi yayılır ve kırık olmadığından emin olmak için her kapağı kontrol edin. </li><li> Her ayırıcı 4 M KOH / 4 M NaOH elektrolit karışımı 27 ul ekle. </li><li> Yavaşça alt içinde sadece bir kez dabbing pamuk kullanarak dipleri aşırı elektrolit çıkarın. </li><li> Dikkatle, dipleri her almak onlara teslim ve anodik malzeme elektrolit ile temas halinde olacak şekilde kapaklar üstüne koyun. </li><li> Basınç uygulayın ve hızlı kuruyan epoksi kullanarak mühür. </li></ol> 6. Nano-VB 2 / Hava Hücre Testi <ol><li> Üretim süreci tamamlandıktan sonra, bir deşarj raf veya pil tutucu yer hücreleri. </li><li> Her bir hücrenin hücre boşaltma önce denge sağlamak için on dakika arasında bir ilk adım, geri kalan izin verir. </li><li> DeşarjBir akü test cihazı kullanarak 3000 Ω sabit bir yük (ya da alternatif istenen yük) hücreleri. </li><li> Dengeleme adımından sonra, açık devre potansiyeli ölçüm yapılmalıdır. </li><li> 0.4 V bir durdurma gerilim ulaşana kadar daha sonra sabit bir yük altında boşaltın. </li><li> Coulomb verimliliği daha sonra 4.060 Ah on-elektron boşaltma kapasitesi -1 kg teorik anot göre ölçülen kapasite yüzde hesaplanabilir. </li></ol>

<ol>
	<li>Linden, D., Reddy, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Batteries. , (2010).</li><li>Rogulski, Z., Czerwin'ski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cathode+Modification+in+the+Leclanche'+Cell.">Cathode Modification in the Leclanche' Cell.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).</li><li>Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+air+cathodes+for+zinc+-+air+fuel+cells.">A review on air cathodes for zinc - air fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).</li><li>Yu, X., Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+capacity+alkaline+super-iron+boride+battery.">High capacity alkaline super-iron boride battery.</a> Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).</li><li>Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energetic+Iron(VI)+Chemistry:+The+Super-Iron+Battery.">Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery.</a> Science. 285, 1039-1042 (1990).</li><li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+aluminum+batteries:+a+step+towards+derivation+of+superbatteries.">Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).</li><li>Licht, S., Myung, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorinated+Graphites+as+Energetic+Cathodes+for+Nonaqueous+Al+Batteries.">Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).</li><li>Licht, S., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+power+BaFe(VI)O4/MnO2+composite+cathode+alkaline+super-iron+batteries.">High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries.</a> Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).</li><li>Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+Specific+Power+Electrochemistry,+Exemplified+by+Al/MnO4-+and+Cd/AgO+Redox+Chemistry.">Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).</li><li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aluminum/Sulfur+Battery+Discharge+in+the+High+Current+Domain.">Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain.</a> J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).</li><li>Gao, X. -. P., Yang, H. -. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-electron+materials+for+high+energy+density+batteries.">Multi-electron materials for high energy density batteries.</a> Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).</li><li>Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+Borides:+Competitive+High+Capacity+Anode+Materials+for+Aqueous+Primary+Batteries.">Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).</li><li>Licht, S., Yu, X., Qu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Alkaline+Redox+Couple:+Chemistry+of+the+Fe6+/B2-+Super-iron+Boride+Battery.">Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery.</a> Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).</li><li>Licht, S., Wu, H., Yu, X., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Renewable+Highest+Capacity+VB2/Air+Energy+Storage.">Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage.</a> Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).</li><li>Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+Facilitated+Charge+Transfer+and+Voltage+of+a+High+Capacity+VB2+Anode.">Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode.</a> Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).</li><li>Licht, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-VB2+Synthesis+from+Elemental+Vanadium+and+Boron:+Nano-VB2+Anode/Air+Batteries.">Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).</li></ol>

Yazarlar, Chris Rodos, Ruben Lopez, Xuguang Li, Mahesh Waje ve Matthew Mullings Lynntech Inc çalışanları

Bu şekilde VB 2 / hava pil İnşaatı yeni yüksek kapasiteli pil için imkânı sağlayan, meydana molekül yük transferi başına on elektron çalışma ve soruşturma yeteneği sağlar. Eğer elde edilen sonuçlar, kapak üzerindeki aktif malzemenin eşit bir dağılım olduğu, çinko anot malzemesi tüm batarya çıkarıldı sağlamak, tekrarlanabilir sonuçlar gösteren değil, ve hücreler, uygun bir şekilde herhangi bir sızıntı olmadan yapıştırılır ki. Bir sorun oluşmaya devam ediyorsa, pi...

Bir anot olarak Vanadyum diboridi Herhangi bir anot malzemesi en yüksek hacimsel şarj kapasitesi arasında vardır. Bu protokol bu büyüleyici malzeme eğitim için bir yöntem sunar. Metalik çinko nedeniyle çinko metal yüksek iki elektron hacimsel ve 5.8 Kah L-1 ve sırasıyla 820 Ah kg-1, gravimetrik yük depolama kapasitelerine sulu birincil sistemlerde baskın anot malzemesi olmuştur. Olarak bilinen * çinko-karbon pil, Leclanche hücre, önce bir klorür elektrolit 1 bir manganez dioksit (karbon akım toplayıcı) katot ile bir çinko anot birleştirerek, 19. yüzyılda kullanılmaya başlandı. Ortak bir alkalin pil aynı çift kullanır, ancak sulu bir alkali hidroksit elektrotlu klorür elektrolit değiştirir. Birlikte çinko-karbon ve alkalin pil primer pillerin çoğunluğu oluşturan 1 sattı. Alkalin hücre içinde manganez dioksit katot değiştirildiğindebir hava katot tarafından, önemli ölçüde daha yüksek enerji depolama kapasiteleri elde edilir. Bu çinko-hava pil havadan oksijen kullanır, ve yaygın olarak 1-3 işitme yardım pillerde. Yüksek kapasiteli pil depolama için arama molekül 4-11 başına birden fazla elektron aktarabilirsiniz malzemeleri odaklanmıştır. Biz araştırdık redoks çiftler çok çeşitli arasında, VB 2 sırasıyla -1 kg 20.7 kah L-1 ve 4060 Ah hacimsel ve gravimetrik kapasiteleri ile, VB 2 başına 11 elektron salabilen olağanüstü alkalin anot olarak öne çıkıyor. * Giriş 2004, Yang ve arkadaşları VB 2 deşarj bildirilmiştir, ancak, VB 2 alkali ortam 12 korozyona karşı duyarlı olduğu uzun süreli etki belgelenmiştir. 2007 yılında, biz VB 2 parçacıklar üzerinde bir kaplama VB 2 / hava b gösteri yol açan, bu korozyon 13 önler bildirdi14, 2008 yılında attery. Bu yazıda, biz VB 2 / hava hücresi uygulanan daha önce çinko / hava hücresi için geliştirilen teknolojiyi kullanarak yeni metal / hava sistemleri araştırmak için kullanılan bir protokol mevcut. Bir nanoscopicVB 2 anot 4060 Ah teorik içsel kapasitesini yaklaşan bir on-elektron oksidasyon reaksiyonu sergileme yeteneğine sahip bir yüksek enerjili yüksek güç yoğunluğu anot olarak sunulmuştur artan akü voltajı ve akü yük kapasitesi de -1 kg. VB 2 / hava çift çinko / hava hücresi 1 çıkarılan aynı oksijen hava katot istihdam, KOH / NaOH bir alkalin elektrolit kullanır. Karbon electrocatalyst katot deşarj sırasında tüketilen değildir. Daha fazla hücre performansını artırmak için daha iyi anlaşılması amacıyla, VB 2 / pnömatik sistem için bir ihtiyaç mevcuttur. Ortaölçek VB 2 malzemelerin özellikleri ve performans t kullanılarak keşfedilebilirçinko / hava hücresi 15,16 o hücre yapılandırması. Elektrokimyasal test Ortaölçek VB 2 için yapılabilir çeşitli oranlarda yüzde verimlilik yoluyla performansını karşılaştırmak için.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>MATERIALS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boron</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>11337</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl Ether</td>
			<td>J.T. Baker</td>
			<td>9244-06</td>
			<td>4L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy</td>
			<td>Loctite</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Heavy Duty 5 min setting time</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl Alcohol</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Panasonic 675 Zinc/Air cell</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>PR675H</td>
			<td>Made in Japan (not German)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-NERGY Super C65</td>
			<td>Timcal</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Graphitic carbon black</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>262935</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanadium Diboride</td>
			<td>American Elements</td>
			<td>12007-37-3</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconium Chloride</td>
			<td>Spectrum</td>
			<td>Z20001</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>EQUIPTMENT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50-mL round bottom flask</td>
			<td>Fisher Scientific Co LLC</td>
			<td>CG151001</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diagonal cutting pliers</td>
			<td>Hardware store</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot/stir plate</td>
			<td>IKA</td>
			<td>C-MAG HS 7</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glove box</td>
			<td>Labconco</td>
			<td>Precision Basic</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ten 10-mm tungsten carbide balls</td>
			<td>Lab Synergy</td>
			<td>55.0100.08</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tungsten carbide milling jar</td>
			<td>Lab Synergy</td>
			<td>50.8600.00</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor blade</td>
			<td>Hardware store</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retsch PM 100 planetary ball mill</td>
			<td>Retsch</td>
			<td>205400003</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stir bar</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>58947-140</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of vb2/air cells for electrochemical testing

Yeni çok-elektron metal / hava pil sistemlerinin özellikleri ve performans araştırmak için bir teknik teklif ve sunulmuştur. Nanoskopik VB 2 sentezlenmesi için bir yöntem olup deşarj üzerine sabitlenmesi için VB 2 parçacıklara bir zirkonyum oksit kaplama uygulamak için hem adım adım prosedürü olarak sunulmuştur. Mevcut çinko / hava hücreleri sökülmesi için süreci bir Ortaölçek VB 2 anot ile geleneksel çinko / hava hücresi anot yerine yeni çalışma elektrot ek inşaat, gösterilir. Son olarak, tamamlanan VB 2 / hava boşalması bildirilmektedir. Biz bir test yatağı olarak çinko / hava hücre kullanarak yüksek enerjili yüksek kapasiteli Ortaölçek VB 2 anot performansını incelemek için tutarlı bir yapılandırma sağlamak için yararlı olduğunu göstermektedir.

Elektrokimyasal test VB 2 / hava pil performansını belirlemek için yapılır. Birden fazla hücre için elde edilen sonuçlar, hücre performans tekrarlanabilirlik için kanıt. Şekil 1, 3000 ohm (solda) ve 1000 ohm (sağ) deşarj sırasında VB 2 / hava piller karşılaştırır. Boşaltma gerilimi hem de 4.060 Ah fraksiyonu -1 içsel kapasitesi kg Not makroskopik VB 2 anot hücreye kıyasla nanoskopik VB 2 anot daha yüksektir, ve bu hücre, a...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing at JoVE.com

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Bir protokol çinko / hava hücresi için geliştirilen önceki teknolojisini kullanarak çoklu elektron metal / hava pil sistemlerinin çalışma sunulmuştur. Elektrokimyasal test sonra performansını değerlendirmek için fabrikasyon pil ile gerçekleştirilir.

VB Fabrikasyon<sub&gt; 2</subElektrokimyasal Test için&gt; / Hava Hücreleri

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

fabrication-of-vb2air-cells-for-electrochemical-testing

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

11.8K Görüntüleme.  The George Washington University. Bir protokol çinko / hava hücresi için geliştirilen önceki teknolojisini kullanarak çoklu elektron metal / hava pil sistemlerinin çalışma sunulmuştur. Elektrokimyasal test sonra performansını değerlendirmek için fabrikasyon pil ile gerçekleştirilir.

Video: Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

İnşaat ve Lityum İyon pillerin Coin Hücre Testi

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Mühendislik

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

Fabrikasyon ve mikroakışkan optomechanical Osilatörler Testi

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

Silikon tabanlı Dielektrik Elastomer Aktüatörler Fabrikasyon Süreci

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution for future high-speed reentry missions. But despite the advancements made since Apollo, heat flux prediction remains an imperfect science and engineers resort to safety factors to determine the TPS thickness. This goes at the expense of embarked payload, hampering, for example, sample return missions. 
Ground testing in plasma wind-tunnels is currently the only affordable possibility for both material qualification and validation of material response codes. The subsonic 1.2MW Inductively Coupled Plasmatron facility at the von Karman Institute for Fluid Dynamics is able to reproduce a wide range of reentry environments. This protocol describes a procedure for the study of the gas/surface interaction on ablative materials in high enthalpy flows and presents sample results of a non-pyrolyzing, ablating carbon fiber precursor. With this publication, the authors envisage the definition of a standard procedure, facilitating comparison with other laboratories and contributing to ongoing efforts to improve heat shield reliability and reduce design uncertainties.
The described core techniques are non-intrusive methods to track the material recession with a high-speed camera along with the chemistry in the reactive boundary layer, probed by emission spectroscopy. Although optical emission spectroscopy is limited to line-of-sight measurements and is further constrained to electronically excited atoms and molecules, its simplicity and broad applicability still make it the technique of choice for analysis of the reactive boundary layer. Recession of the ablating sample further requires that the distance of the measurement location with respect to the surface is known at all times during the experiment. Calibration of the optical system of the applied three spectrometers allowed quantitative comparison. At the fiber scale, results from a post-test microscopy analysis are presented.

Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.

Plazmatronun ablatif Malzeme Test sırasında Emisyon Spektroskopik Sınır Tabaka İncelenmesi

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Electrochemical Etching and Characterization of Sharp Field Emission Points for Electron Impact Ionization

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. The results of studies in which the etching current and the molarity of the NaOH solution used in the etching process were varied are presented. The investigation of the geometry of the tips, by imaging them with a scanning electron microscope, and by operating them in field emission mode is also described. The field emission tips produced are intended to be used as an electron beam source for ion production via electron impact ionization of background gas or vapor in Penning trap mass spectrometry applications.

A method for electrochemically etching field emission tips is presented. Etching parameters are characterized and the operation of the tips in field emission mode is investigated.

Elektrokimyasal Dağlama ve Elektron Etki İyonizasyon için Sharp Field Emission Noktaları Karakterizasyonu

A new variation of the drop-off method for fabricating field emission points by electrochemically etching tungsten rods in a NaOH solution is described. ...

Fabrication of White Light-emitting Electrochemical Cells with Stable Emission from Exciplexes

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active layer which consists of blue-fluorescent poly(9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diyl) (PFD) and &#960;-conjugated triphenylamine molecules. This white light emission originates from exciplexes formed between PFD and amines in electronically excited states. A device containing PFD, 4,4&#39;,4&#39;&#39;-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (2-TNATA), Poly(ethylene oxide) and K2CF3SO3 showed white light emission with Commission internationale de l&#39;&#233;clairage (CIE) coordinates of (0.33, 0.43) and a Color Rendering Index (CRI) of Ra = 73 at an applied voltage of 3.5 V. Constant voltage measurements showed that the CIE coordinates of (0.27, 0.37), Ra of 67, and the emission color observed immediately after application of a voltage of 5 V were nearly unchanged and stable after 300 sec.

The authors present a method for fabricating stable white-light-emitting electrochemical cells utilizing emission from exciplexes formed between a blue-emitting fluorene polymer and aromatic amines.

Beyaz Fabrikasyon Exciplexes gelen Kararlı Emisyon ile elektrokimyasal Hücreleri Işık yayan

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Lazerle Projeksiyonlu Fototermal Termografi Kullanılarak Yapısal Isıtma Yöntemiyle Alt Yüzey Kusurlu Lokalizasyonu

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

LiPON tabanlı katı hal lityum-iyon Nanobatteries in Situ test etmek için odaklı iyon kiriş imalatı

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

Superhydrophobic Metal yüzeyler imalatı anti-buzlanma uygulamalar için

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Fabrication of an Optical Cell Dryer for the Spectroscopic Analysis Cells

Optical cells, which are experimental instruments, are small, square tubes sealed on one side. A sample is placed in this tube, and a measurement is performed with a spectroscope. The materials used for optical cells generally include quartz glass or plastic, but expensive quartz glass is reused by removing substances, other than liquids, to be analyzed that adhere to the interior of the container. In such a case, the optical cells are washed with water or ethanol and dried. Then, the next sample is added and measured. Optical cells are dried naturally or with a manual hairdryer. However, drying takes time, which makes it one of the factors that increase the experiment time. In this study, the objective is to drastically reduce the drying time with a dedicated automatic dryer that can dry multiple optical cells at once. To realize this, a circuit was designed for a microcomputer, and the hardware using it was independently designed and manufactured.

A protocol for fabricating a device for simultaneously drying multiple optical cells is presented.

Optik bir hücre imalatı spektroskopik analiz hücreler için kurutma makinesi

Optical cells, which are experimental instruments, are small, square tubes sealed on one side. A sample is placed in this tube, and a measurement is ...