Uzlaboti anodi ilgtspējīgiem ūdens elektrolītu cinka akumulatoriem

Pārskata periods: 2024. gada 1. septembris – 2024. gada 31. decembris

1. atskaites periodā  tika sintezēti pirmie Zn metāla nanostrukturēti pārklājumi uz Zn folijas, pielietojot fizikālo tvaiku nogulsnēšanas metodi, optimizējot iepriekš izstrādātas LU EZTF Ķīmiskās fizikas institūtā Zn nanovadu tīklojumu sintēzes uz stikla parametrus. Zn folija tika izvēlēta kā pamatne, jo tālākos pētījumos tā tiks pielietota kā darba elektrods elektroķīmiskajā šūnā. Sintēzes parametri tika optimizēti, variējot Zn izejas materiāla iztvaikošanas temperatūru (400-420 °C) un pamatnes temperatūru (no 100 līdz 350 °C). Iegūto paraugu morfoloģija tika novērtēta ar skenējošo elektronu mikroskopu. Tika noteikti optimāli sintēzes parametri vienmērīga nenostrukturētā pārklājuma iegūšanai. Tika veikti nanostrukturēto Zn elektrodu pirmie elektroķīmiskie mērījumi. Šim nolūkam tika izveidota primitīva elektroķīmiskā šūna (galvaniskais elements), kurā Zn un pretējo (Cu folijas) elektrodus ievietoja CR2032 tabletes baterijas korpusā, kā separatoru starp elektrodiem novietojot stikla mikrošķiedras filtru, saslapināto ar 1 M ZnSO4 elektrolītu. Salīdzināšanai, galvaniskais elements tika izveidots, pielietojot Zn folijas elektrodu bez nanovadu pārklājuma. Savstarpēji salīdzinot abu tipa Zn elektrodus, tika novērots, ka nanostrukturētam Zn elektrodam 100 ciklu garumā uzlādes/izlādes kapacitāte ir krietni augstākā nekā Zn folijas elektrodam, un to uzlādes/izlādes kapacitāte aptuveni pēc 10 cikla stabilizējās un kļūst tāpat kā nemainīga, kas norāda uz nanostruktūrētā Zn elektroda ilgāku veiktspēju. Savukārt, Kuloniskā veiktspēja abu tipa elektrodiem svārstījās robežās no 60% līdz 80%, kas var liecināt par Zn elektroda degradāciju elektroķīmiskās reakcijas procesā un iespējamo nelielo elektrolīta sadalīšanās par O2 un H2, raksturīgo ūdens tipa elektrolītiem. Nākamā periodā plānots notestēt nanostrukturētus Zn elektrodus un Zn folijas elektrodus sārmu elektrolītos.