Lodaer Img

Лаборатория по електрохимични технологии

Лаборатория по електрохимични технологии

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.

Описание на дейностите

  • 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, стабилност на капацитета при различни токови

Описание на услугата

• 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 неводни електролити (в т.ч. йонни течности), в сух бокс в аргонова атмосфера с контролирани нива на влажност и кислород. Възможност за конструиране на клетки и с водни електролити.
• 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.

Апаратура

СПЕКТРОЕЛЕКТРОХИМИЧНО ОБОРУДВАНЕ
Възможност за синхронно измерване на електрични сигнали (ток или потенциал) и спектрометрия във видимата и ултравиолетовата област.
• 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 нм)
• 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)

Спектроелектрохимично оборудване
• Печатни електроди
• Тефлонова клетка, работеща с печатни електроди

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

Фотоелектрохимична станция

СИСТЕМА ПОТЕНЦИОСТАТ/ГАЛВАНОСТАТ С ИМПЕДАНСМЕТЪР И МИКРОВЕЗНА
• Потенциостат Gamry Reference 3000 AE и усилвател на тока Reference 30k за свързване на електрохимична клетка, работеща с два, три и четири електрода и малогабаритни батерии
• Сила на приложения ток от потенциостата до ±3 A 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 A 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 A
• Кварцова микровезна Gamry eQCM 10M, максимална честота на резонатора до 10 MHz и измервано изменение в теглото на електродния образец до 1 ng/cm² по време на различни типове електрохимична 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 0.6 A 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 A
• Стенд за измерване с ротиращ дисков и ринг-дисков електрод с ротатор до 10 000 оборота и прилежащи аксесоари

Бипотенциостат с ротиращ дисков електрод (RDE) и ротиращ ринг-дисков електрод (RRDE)

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

Сух бокс MBraun

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

Микроскоп Zeiss Stemi 508

МНОГОКАНАЛЕН ПОТЕНЦИОСТАТ/ГАЛВАНОСТАТ И ИМПЕДАНСМЕТЪР Biologic VMP-3e
• 32 независими канала 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 A
• Възможност за провеждане на електрохимични импедансни спектроскопски изследвания в честотен обхват от 10 μHz до 1 MHz

Многоканален потенциостат/галваностат и импедансметър Biologic VMP-3e