Polianilin: provodni polimer u uređajima za skladištenje energije
Polyaniline: conductive polymer in energy storage systems
Само за регистроване кориснике
2023
Предавање (Објављена верзија)
Метаподаци
Приказ свих података о документуАпстракт
Elektrohemijski uređaji za skladištenje i konverziju energije su od suštinskog značaja za
iskorištavanje energije proizvedene iz obnovljivih izvora (solarna energija, energija vetra i
hidroenergija) u okviru zelene energetske agende modernog društva. Dizajn materijala elektrode je
ključan za postizanje željenih performansi sistema za skladištenje energije. Tri najčešće istražene
grupe elektrodnog materijala su provodni polimeri, materijali na bazi ugljenika i oksidi prelaznih
metala. Ovaj rad daje pregled primene provodnih polimera u elektrohemijskoj konverziji i
skladištenju energije, gde je fokus stavljen na polianilinu (PANI). PANI, verovatno najpoznatiji
provodni polimer, zahvaljujući širokom spektru poželjnih karakteristika: niska cena, stabilnost,
relativno visoka provodljivost i izuzetna elektrohemijska svojstva, smatra se dobrim elektrodnim
materijalom sa potencijalnom primenom u baterijama, superkondenzatorima i hibridnim sistemima.
PANI, kao aktivna faza, skladišti ...energiju kroz redoks procese tokom kojih prolazi kroz različita
oksidaciona stanja. Dobro je poznato da se na provodljivost PANI i njegove elektrohemijske
osobine može uticati tipom dopantnog materijala, što zajedno sa mogućnošću sinteze raznovrsne
nanostrukturne morfologije PANI, utiče na njegove performanse u uređajima za skladištenje
energije. Međutim, pseudokapacitivni procesi uključuju bubrenje, skupljanje i pucanje polimera
tokom dopinga/dedopinga naelektrisanim jonima, što dovodi do loše stabilnosti tokom cikliranja.
Pored toga, do razgradnje polimera može doći pri visokim potencijalima usled prekomerne
oksidacije, što ograničava radni potencijal elektrode. U ovom radu dat je osvrt na kompozite
provodnih polimera i materijala kao što su metalni oksidi ili ugljenični materijali, koji pokazuju
značajno poboljšanje u elektrohemijskim performansama u uređajima za skladištenje energije.
Isticanjem veze između fizičkih i hemijskih svostva različitih kompozita ukazano je na koji način
treba razvijati nove matrijale sa poboljšanim performansama u elektrohemijskim izvorima energije.
Poboljšana strukturna stabilnost, optimizovana poroznost i poboljšana električna provodljivost
kompozita dovode do dodatnog skladištenja naelektrisanja i poboljšane kinetike transporta
naeliktrisanja. U priči o primeni provodnih polimera za konverziju enerije, treba pomenuti i
karbonizaciju nanostruktura polimernih prekursornih materijala kao obećavajuće metode za
dobijanje ugljeničnih nanostruktura dopiranih heteroatomom, koje se mogu koristiti kao aktivni
materijali elektrode ili kao delovi kompozitnih elektrodnih materijala.
Electrochemical devices for storage and conversion of energy are essential for harnessing energy
produced from the renewable sources (solar, wind, and hydro) in a meaningful manner within
green energy agenda of our modern society. The design of electrode material is crucial for reaching
desired performance of the energy storage systems. The three most commonly explored groups of
electrode materials are conductive polymers, carbon-based materials, and transition metal oxides.
This contribution gives an overview of developments in the field of conducting polymers application
in electrochemical energy conversion and storage. Different conducting polymers are explored,
while the focus is set on polyaniline (PANI). PANI, probably the most famous of conducting
polymers, which combines many desirable properties, low cost, environmental stability, relatively high conductivity and outstanding electrochemical properties, is considered as an electrode
material in batteries, (super)capaci...tors, and hybrid systems. PANI, as the active phase, stores
energy through a redox processes during which PANI passes through different oxidation states. It is
already well known that PANI’s conductivity and its electrochemical properties can be influenced
by the type of dopant, that along with its ability of self-organization in different nanostructured
morphology types affects its performances for energy storage. However, pseudocapacitive
processes involve polymer swelling, shrinkage, and cracking during doping/dedoping by charged
ions, resulting in poor cycling stability. In addition, degradation of polymer can occur at high
potentials due to excessive oxidation, which limits the working potential range. Conductive
polymers show a large improvement in electrochemical performance via composite design, with
significant synergy when combined with materials such as carbon materials or metal oxides. In this
work it is indicated how to develop new composites with improved performance, by emphasizing the
connection between the physical and chemical properties of various composites and their
performance in electrochemical energy sources. Improved structural stability, optimized porosity,
and enhanced electrical conductivity of composites, lead to additional charge storage via improved
charge transport and kinetic behavior. Carbonization of polymeric nanostructures is special feature
which deserves a mention in the energy conversion story, where obtained new heteroatom doped
carbon nanostructures can be used as active electrode materials or as parts of composite electrode
materials..
Кључне речи:
polianilin / ugljenični materijali / oksidi prelaznih metala / kompoziti / baterije / superkondenzatori / polyaniline / carbon materials / transition metal oxides / composites / batteries / supercapacitorsИзвор:
11. Međunarodna konferencija o obnovljivim izvorima električne energije : 11th International Conference on Renewable Electrical Power Sources, Beograd, Zbornik radova, November 02-03, 2023Издавач:
- Union of Mechanical
- Electrotechnical Engineers
- Technicians of Serbia (SMEITS) Society for Renewable Electrical Power Sources
Напомена:
- M33 predavanje po pozivu
Институција/група
PharmacyTY - GEN AU - Janošević-Ležaić, Aleksandra PY - 2023 UR - https://farfar.pharmacy.bg.ac.rs/handle/123456789/5478 AB - Elektrohemijski uređaji za skladištenje i konverziju energije su od suštinskog značaja za iskorištavanje energije proizvedene iz obnovljivih izvora (solarna energija, energija vetra i hidroenergija) u okviru zelene energetske agende modernog društva. Dizajn materijala elektrode je ključan za postizanje željenih performansi sistema za skladištenje energije. Tri najčešće istražene grupe elektrodnog materijala su provodni polimeri, materijali na bazi ugljenika i oksidi prelaznih metala. Ovaj rad daje pregled primene provodnih polimera u elektrohemijskoj konverziji i skladištenju energije, gde je fokus stavljen na polianilinu (PANI). PANI, verovatno najpoznatiji provodni polimer, zahvaljujući širokom spektru poželjnih karakteristika: niska cena, stabilnost, relativno visoka provodljivost i izuzetna elektrohemijska svojstva, smatra se dobrim elektrodnim materijalom sa potencijalnom primenom u baterijama, superkondenzatorima i hibridnim sistemima. PANI, kao aktivna faza, skladišti energiju kroz redoks procese tokom kojih prolazi kroz različita oksidaciona stanja. Dobro je poznato da se na provodljivost PANI i njegove elektrohemijske osobine može uticati tipom dopantnog materijala, što zajedno sa mogućnošću sinteze raznovrsne nanostrukturne morfologije PANI, utiče na njegove performanse u uređajima za skladištenje energije. Međutim, pseudokapacitivni procesi uključuju bubrenje, skupljanje i pucanje polimera tokom dopinga/dedopinga naelektrisanim jonima, što dovodi do loše stabilnosti tokom cikliranja. Pored toga, do razgradnje polimera može doći pri visokim potencijalima usled prekomerne oksidacije, što ograničava radni potencijal elektrode. U ovom radu dat je osvrt na kompozite provodnih polimera i materijala kao što su metalni oksidi ili ugljenični materijali, koji pokazuju značajno poboljšanje u elektrohemijskim performansama u uređajima za skladištenje energije. Isticanjem veze između fizičkih i hemijskih svostva različitih kompozita ukazano je na koji način treba razvijati nove matrijale sa poboljšanim performansama u elektrohemijskim izvorima energije. Poboljšana strukturna stabilnost, optimizovana poroznost i poboljšana električna provodljivost kompozita dovode do dodatnog skladištenja naelektrisanja i poboljšane kinetike transporta naeliktrisanja. U priči o primeni provodnih polimera za konverziju enerije, treba pomenuti i karbonizaciju nanostruktura polimernih prekursornih materijala kao obećavajuće metode za dobijanje ugljeničnih nanostruktura dopiranih heteroatomom, koje se mogu koristiti kao aktivni materijali elektrode ili kao delovi kompozitnih elektrodnih materijala. AB - Electrochemical devices for storage and conversion of energy are essential for harnessing energy produced from the renewable sources (solar, wind, and hydro) in a meaningful manner within green energy agenda of our modern society. The design of electrode material is crucial for reaching desired performance of the energy storage systems. The three most commonly explored groups of electrode materials are conductive polymers, carbon-based materials, and transition metal oxides. This contribution gives an overview of developments in the field of conducting polymers application in electrochemical energy conversion and storage. Different conducting polymers are explored, while the focus is set on polyaniline (PANI). PANI, probably the most famous of conducting polymers, which combines many desirable properties, low cost, environmental stability, relatively high conductivity and outstanding electrochemical properties, is considered as an electrode material in batteries, (super)capacitors, and hybrid systems. PANI, as the active phase, stores energy through a redox processes during which PANI passes through different oxidation states. It is already well known that PANI’s conductivity and its electrochemical properties can be influenced by the type of dopant, that along with its ability of self-organization in different nanostructured morphology types affects its performances for energy storage. However, pseudocapacitive processes involve polymer swelling, shrinkage, and cracking during doping/dedoping by charged ions, resulting in poor cycling stability. In addition, degradation of polymer can occur at high potentials due to excessive oxidation, which limits the working potential range. Conductive polymers show a large improvement in electrochemical performance via composite design, with significant synergy when combined with materials such as carbon materials or metal oxides. In this work it is indicated how to develop new composites with improved performance, by emphasizing the connection between the physical and chemical properties of various composites and their performance in electrochemical energy sources. Improved structural stability, optimized porosity, and enhanced electrical conductivity of composites, lead to additional charge storage via improved charge transport and kinetic behavior. Carbonization of polymeric nanostructures is special feature which deserves a mention in the energy conversion story, where obtained new heteroatom doped carbon nanostructures can be used as active electrode materials or as parts of composite electrode materials.. PB - Union of Mechanical PB - Electrotechnical Engineers PB - Technicians of Serbia (SMEITS) Society for Renewable Electrical Power Sources T2 - 11. Međunarodna konferencija o obnovljivim izvorima električne energije : 11th International Conference on Renewable Electrical Power Sources, Beograd, Zbornik radova, November 02-03 T1 - Polianilin: provodni polimer u uređajima za skladištenje energije T1 - Polyaniline: conductive polymer in energy storage systems UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_farfar_5478 ER -
@misc{ author = "Janošević-Ležaić, Aleksandra", year = "2023", abstract = "Elektrohemijski uređaji za skladištenje i konverziju energije su od suštinskog značaja za iskorištavanje energije proizvedene iz obnovljivih izvora (solarna energija, energija vetra i hidroenergija) u okviru zelene energetske agende modernog društva. Dizajn materijala elektrode je ključan za postizanje željenih performansi sistema za skladištenje energije. Tri najčešće istražene grupe elektrodnog materijala su provodni polimeri, materijali na bazi ugljenika i oksidi prelaznih metala. Ovaj rad daje pregled primene provodnih polimera u elektrohemijskoj konverziji i skladištenju energije, gde je fokus stavljen na polianilinu (PANI). PANI, verovatno najpoznatiji provodni polimer, zahvaljujući širokom spektru poželjnih karakteristika: niska cena, stabilnost, relativno visoka provodljivost i izuzetna elektrohemijska svojstva, smatra se dobrim elektrodnim materijalom sa potencijalnom primenom u baterijama, superkondenzatorima i hibridnim sistemima. PANI, kao aktivna faza, skladišti energiju kroz redoks procese tokom kojih prolazi kroz različita oksidaciona stanja. Dobro je poznato da se na provodljivost PANI i njegove elektrohemijske osobine može uticati tipom dopantnog materijala, što zajedno sa mogućnošću sinteze raznovrsne nanostrukturne morfologije PANI, utiče na njegove performanse u uređajima za skladištenje energije. Međutim, pseudokapacitivni procesi uključuju bubrenje, skupljanje i pucanje polimera tokom dopinga/dedopinga naelektrisanim jonima, što dovodi do loše stabilnosti tokom cikliranja. Pored toga, do razgradnje polimera može doći pri visokim potencijalima usled prekomerne oksidacije, što ograničava radni potencijal elektrode. U ovom radu dat je osvrt na kompozite provodnih polimera i materijala kao što su metalni oksidi ili ugljenični materijali, koji pokazuju značajno poboljšanje u elektrohemijskim performansama u uređajima za skladištenje energije. Isticanjem veze između fizičkih i hemijskih svostva različitih kompozita ukazano je na koji način treba razvijati nove matrijale sa poboljšanim performansama u elektrohemijskim izvorima energije. Poboljšana strukturna stabilnost, optimizovana poroznost i poboljšana električna provodljivost kompozita dovode do dodatnog skladištenja naelektrisanja i poboljšane kinetike transporta naeliktrisanja. U priči o primeni provodnih polimera za konverziju enerije, treba pomenuti i karbonizaciju nanostruktura polimernih prekursornih materijala kao obećavajuće metode za dobijanje ugljeničnih nanostruktura dopiranih heteroatomom, koje se mogu koristiti kao aktivni materijali elektrode ili kao delovi kompozitnih elektrodnih materijala., Electrochemical devices for storage and conversion of energy are essential for harnessing energy produced from the renewable sources (solar, wind, and hydro) in a meaningful manner within green energy agenda of our modern society. The design of electrode material is crucial for reaching desired performance of the energy storage systems. The three most commonly explored groups of electrode materials are conductive polymers, carbon-based materials, and transition metal oxides. This contribution gives an overview of developments in the field of conducting polymers application in electrochemical energy conversion and storage. Different conducting polymers are explored, while the focus is set on polyaniline (PANI). PANI, probably the most famous of conducting polymers, which combines many desirable properties, low cost, environmental stability, relatively high conductivity and outstanding electrochemical properties, is considered as an electrode material in batteries, (super)capacitors, and hybrid systems. PANI, as the active phase, stores energy through a redox processes during which PANI passes through different oxidation states. It is already well known that PANI’s conductivity and its electrochemical properties can be influenced by the type of dopant, that along with its ability of self-organization in different nanostructured morphology types affects its performances for energy storage. However, pseudocapacitive processes involve polymer swelling, shrinkage, and cracking during doping/dedoping by charged ions, resulting in poor cycling stability. In addition, degradation of polymer can occur at high potentials due to excessive oxidation, which limits the working potential range. Conductive polymers show a large improvement in electrochemical performance via composite design, with significant synergy when combined with materials such as carbon materials or metal oxides. In this work it is indicated how to develop new composites with improved performance, by emphasizing the connection between the physical and chemical properties of various composites and their performance in electrochemical energy sources. Improved structural stability, optimized porosity, and enhanced electrical conductivity of composites, lead to additional charge storage via improved charge transport and kinetic behavior. Carbonization of polymeric nanostructures is special feature which deserves a mention in the energy conversion story, where obtained new heteroatom doped carbon nanostructures can be used as active electrode materials or as parts of composite electrode materials..", publisher = "Union of Mechanical, Electrotechnical Engineers, Technicians of Serbia (SMEITS) Society for Renewable Electrical Power Sources", journal = "11. Međunarodna konferencija o obnovljivim izvorima električne energije : 11th International Conference on Renewable Electrical Power Sources, Beograd, Zbornik radova, November 02-03", title = "Polianilin: provodni polimer u uređajima za skladištenje energije, Polyaniline: conductive polymer in energy storage systems", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_farfar_5478" }
Janošević-Ležaić, A.. (2023). Polianilin: provodni polimer u uređajima za skladištenje energije. in 11. Međunarodna konferencija o obnovljivim izvorima električne energije : 11th International Conference on Renewable Electrical Power Sources, Beograd, Zbornik radova, November 02-03 Union of Mechanical.. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_farfar_5478
Janošević-Ležaić A. Polianilin: provodni polimer u uređajima za skladištenje energije. in 11. Međunarodna konferencija o obnovljivim izvorima električne energije : 11th International Conference on Renewable Electrical Power Sources, Beograd, Zbornik radova, November 02-03. 2023;. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_farfar_5478 .
Janošević-Ležaić, Aleksandra, "Polianilin: provodni polimer u uređajima za skladištenje energije" in 11. Međunarodna konferencija o obnovljivim izvorima električne energije : 11th International Conference on Renewable Electrical Power Sources, Beograd, Zbornik radova, November 02-03 (2023), https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_farfar_5478 .