Лаборатория по електрохимични технологии

Проект BG05M2OP001-1.001-0008 | Национален център по мехатроника и чисти технологии

Ръководители:

доц. д-р Женя Георгиева (Институт по физикохимия – БАН)

e-mail: jenia@ipc.bas.bg

тел. +359 (2) 979 3938

доц. д-р Пламен Николов (Институт по електрохимия и енергийни системи -БАН)

e-mail: p_nikolov@iees.bas.bg

тел: +359 (2) 979 27 12

гл. ас. д-р Мария Калъпсъзова (Институт по обща и неорганична химия – БАН)

e-mail: maria_l_k@svr.igic.bas.bg, maria.kalapsazova@gmail.com

тел. +359 (2) 979 3904

Лабораторията представлява изследователска структура, чийто състав включва  учени от Института по физикохимия, Института по електрохимия и енергийни системи и от Института по обща и неорганична химия на БАН. Извършват се фундаментални и приложни изследвания, като се прилагат  съвременни подходи за електрохимичен синтез, електрохимично характеризиране и изпитване на материали за електрокаталитични приложения и такива, използвани за електрохимично съхранение на енергия. Дейността е фокусирана също върху физикохимични изпитания на материали за електрохимични системи за съхранение/преобразуване на енергия, предимно за литиево-йонни батерии, пост-литиево-йонни батерии и суперкондензатори.  Потенциални партньори и клиенти на лабораторията могат да бъдат академични и индустриални екипи в страната и чужбина със сходни научни интереси, както и фирми с приложна дейност в изброените области.

 

ДЕЙНОСТИ

Изследване на токово и/или безтоково отлагане на метални частици върху различни видове печатни електроди с оглед получаване на материали с висока каталитична активност, подходящи за електрохимични сензорни материали.

  • Електрохимично изследване на свойствата на електроди, покрити с модифицирани наноматериали за електро- и фотоелектрокаталитични цели;
  • Изследване на абсорбционното поведение в ултравиолетовата и видима области на електроди с покрития от проводящи полимери, включително и след употребата им за електрокаталитични цели;
  • Спектроелектрохимично изследване на разтвори при използването им за електрокаталитични цели;
  • Снемане на волт-амперни зависимости на електроди с различни архитектури и конфигурации чрез прилагане на голям набор от електрохимични техники и методики;
  • Електрохимично охарактеризиране на нови лабораторно или индустриално получени електродни материали и системи за генериране и съхранение на енергия;
  • Оптимизиране на електрохимичните и електричните параметри на съществуващи търговски продукти;
  • Количествени и качествени зависимости между химичната структура и микроструктура на електродни материали и електрохимична им активност;
  • Ex-situ и In-situ изучаване на механизмите и елементарните процеси на електрохимичните реакции и на междинните продукти при тяхното протичане;
  • Разработване на нови методики за стандартизирано определянe на електрохимичните и електричните параметри на електродни материали и системи за генериране и съхранение на енергия;
  • Провеждане на краткосрочни и дългосрочни тестове на електродни материали и системи за генериране и съхранение на енергия по утвърдени международни стандарти и алгоритми;
  • Външен контрол на качеството за електрохимичната индустрия (електрохимично охарактеризиране на суровини, междинни и крайни продукти);
  • Електрохимични изследвания в потенциостатичен и галваностатичен режим: определяне на специфичен капацитет, стабилност на капацитета при продължително циклиране и стабилност на капацитета при различни токови натоварвания;
  • Електрохимични импедансни измервания;
  • Проследяване формирането на междуфазова границата електрод-електролит с оглед изучаване кинетиката на процесите на преност на заряд;
  • Изясняване на механизма и процесите, които определят обратимото съхранение на носителите на заряд и техния ефективен транспорт;
  • Разработване, подобряване и оптимизиране на компонентите на батерията: положителни и отрицателни електродни материали и електролитни разтвори (водни и неводни).

УСЛУГИ

  • Спектроелектрохимични измервания на електроактивни електродни покрития
  • Спектроелектрохимични измервания на разтвори.
  • Измерване на електрохимичните свойства и цикличната устойчивост на катодни и анодни електродни материали за батерии, суперкондензатори, горивни елементи и електролизьори;
  • Определяне на електрохимичната активност на фоточувствителни материали и изучаване на електрокаталитични свойства с индуциран фотоефект;
  • Електрохимично охарактеризиране на границата електрод/електролит чрез измерване с електрохимична кварцова микровезна;
  • Изучаване на хода на протичане на електрохимични реакции и изследване промяна на изходни, междинни и крайни продукти на изследваните реакции чрез ротиращи пръстеновиден диск-електрод и диск-електрод;
  • Асемблиране на моделни дву- и триелектродни клетки за изпитване на положителни и/или отрицателни електродни материали в присъствие на водни или неводни електролити (в т.ч. йонни течности);
  • Конструиране на моделни дву- и триелектродни клетки в сух бокс в аргонова атмосфера с контролирани нива на влажност и кислород;
  • Изготвяне на неводни електролитни разтвори на основата на органични разтворители;
  • Микроскопски оглед за изменение повърхността на електродните материали с възможност за заснемане на образеца;
  • Подготовка на влагочувствителни проби за последващи ex-situ анализи.
  • Измерване на основни електрохимични параметри и характеристики като цикловолтамограми, волт-амперни характеристики, импедансни спектри, импулсни измервания и др., както в потенциостатичен, така и в галваностатичен режим.

Оборудване

                   Спектроелектрохимично оборудване 

Печатни електроди

Тефлонова клетка, работеща с печатни електроди 

СПЕКТРОЕЛЕКТРОХИМИЧНО ОБОРУДВАНЕ

Осигурява синхрoнно измерване на електрични сигнали (ток или потенциал) и спектрометрия във видимата и ултарвиолетовата облaсти.

  • Потенциостат/галваностат (Autolab) за задаване/измерване на електрически сигнали с обща електрическа мощност 1 kW;
  • Източник на светлина във видимата и ултравиолетова област (200 -1100 nm);
  • Спектрометър;
  • Оптични влакна;
  • Кварцова кювета/електрохимична клетка за преминала светлина;
  • Тефлонови клетки за преминала и отразена светлина, работещи с печатни електроди (работни електроди от: въглерод, злато, сребро, ITO, PEDOT, SWCNT.

Потенциостат/галваностат за пробоподготовка с конвенционална  електрохимична клетка

КОНВЕНЦИОНАЛНА ЕЛЕКТРОХИМИЯ

  • Потенциостат/галваностат (Autolab) за пробоподготовка с обща електрическа мощност 1 kW, снабден с бипотенциостат, аналагова разгъвка на потенциал, филтър и аналогов интегратор;
  • конвенционална електрохимична клетка.

Фотоелектрохимична станция 

Система потенциостат/галваностат с импедансметър и микровезна

 

ФОТОЕЛЕКТРОХИМИЧНА СТАНЦИЯ

  • Потенциостати Gamry Interface 5000 E и Interface 1000E, работещи в синхрон;
  • Сила на приложения ток до ±5 А и потенциал ±11 V, с висока резолюция и точност;
  • Измерване на електрохимичния импеданс с максимална честота до 2 MHz при амплитуда на сигнала до 3 V и 5 А;
  • Стенд за фотоелектрохимични измервания, имащ защитен оптично изолиран кафез, източници на UV и бяла светлина с честота до 1 Mhz с фотодетектор.

СИСТЕМА ПОТЕНЦИОСТАТ/ГАЛВАНОСТАТ С ИМПЕДАНСМЕТЪР И МИКРОВЕЗНА

  • Потенциостат Gamry Reference 3000 АЕ и усилвател на тока Reference 30к за свързване на електрохимична клетка, работеща с два, три и четири електрода и малогабаритни батерии;
  • Сила на приложения ток от потенциостата до ±3 А и потенциал ±32 V, с висока резолюция и точност, в допълнение и 8 бр. канали за измерване на напрежение. Усилване на приложения ток до ±30 А и напрежение от -2 V до 20 V;
  • Измерване на електрохимичния импеданс с максимална честота до 1 MHz при амплитуда на сигнала до 3 V и 3 А;
  • Кварцова микровезна, Gamry eQCM 10M, максимална честота на резонатора до 10 MHz и измервано изменение в теглото на електродния образец до 1 ng cm-2 по време на различни типове електохимична поляризация;
  • Подходяща електрохимична клетка с термостатиращ кожух.

 

Система потенциостат/галваностат с импедансметър и микровезна

 

БИПОТЕНЦИОСТАТ С РОТИРАЩ ДИСКОВ ЕЛЕКТРОД (RDE) И РОТИРАЩ РИНГ-ДИСКОВ ЕЛЕКТРОД (RRDE)

  • Бипотенциостат Gamry Reference 600+ за едновременно измерване на два работни електрода и свързване на електрохимична клетка, работеща с два, три, четири и пет електрода;
  • Сила на приложения ток до 0.6А и потенциал ±11 V, с висока резолюция и точност, и минимално време за запис на сигнала до 5 µs;
  • Измерване на електрохимичния импеданс с максимална честота до 5 MHz при амплитуда на сигнала до 3 V и 0.6 А;
  • Стенд за измерване с ротиращ дисков и ринг-дисков електрод с ротатор до 10 000 оборота и прилежащи аксесоари

Сух бокс MBraun 

СУХ БОКС MBRAUN, MB-UNILAB PRO SP (1500/780),

съдържание на H2O и O2 < 0.1 ppm.

Апаратурата дава възможност за манипулиране и подготовка за анализи на влагочувствителни образци в аргонова атмосфера и с контролирани нива на влага и кислород.

 

Микроскоп Zeiss Stemi 508

 

Допълнителна окомплектовка към сухия бокс с микроскоп Zeiss Stemi 508. Микроскопът позволява да се направи както непосредствена оценка на състоянието на образците, така и да се заснеме изображение.

Многоканален потенциостат/ галваностат и импедансметър Biologic VMP-3e 

МНОГОКАНАЛЕН ПОТЕНЦИОСТАТ/ ГАЛВАНОСТАТ И ИМПЕДАНСМЕТЪР

Biologic VMP-3e

  • 32 независими канали за потенциостатични/галваностатични измервания с обхват на изменение на напрежението от -20 V до +20 V и обхват на изменение на тока от 20 nA до 1 А.
  • Възможност за провеждане на електрохимични импедансни спектроскопски изследвания в честотен обхват от 10 μHz до 1 MHz.

НОВИНИ ОТ ЛАБОРАТОРИЯТА