Анотація до роботи:

5. Лисовский Р.П., Мерена Р.И. Свойства активированного угля, легированного хромом, как материала для электрохимических конденсаторов // Материалы VI Международной конференции «Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики». – Саратов (Россия). – 2005. – С.229-231.

6. Лисовский Р.П., Мерена Р.И. Способ получения электродного материала для электрохимических конденсаторов // Mat. IV Int. Conference «New electrical and electronic technologies and their industrial implementation». Zakopane (Poland). – 2005. – С.93-95.

7. Лісовський Р.П., Мерена Р.І., Лучкевич Є.Р. Вплив інжекції ербію на електрохімічні характеристики активованого вуглецю // Матеріали Ювілейної Х Міжнародної конференції МКФТТП, – Том 2. – Яремча. – 2005. – С.80-81.

8. Остафійчук Б.К., Будзуляк І.М., Лісовський Р.П., Миронюк І.Ф., Григорчак І.І. Вплив інжекції хрому на електрохімічні характеристики активованого вуглецю. Матеріали ІХ Міжнародної конференції МКФТТП. – Том. 1. – Яремча. – 2003. – 105 с.

9. Лісовський Р. Вплив термовакуумної обробки електродів із активованого вуглецю на їх характеристики // Всеукраїнська конференція студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики «ЕВРИКА-2003», – Львів. – 2003. – 34 с.

Анотація. Лісовський Р.П. Синтез, модифікація та фізичні властивості нанопористого вуглецю. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. – Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, 2007.

У дисертації представлено результати дослідження вуглецевого електродного матеріалу для електрохімічних конденсаторів, отриманого із сировини рослинного походження гідротермальним способом при високому тиску (6 8)10⁵ Па. Використання термовакуумної обробки сприяє десорбції неконтрольованих домішок і підвищенню питомої електричної ємності подвійного електричного шару системи із водним розчином електроліту.

Досліджено механізми підвищення електродних характеристик шляхом хімічного легування вуглецевого матеріалу хромом, марганцем, рідко земельними металами та їх оксидами. Встановлено оптимальні умови легування та дози легуючих матеріалів.

1. Оптимальним способом отримання вуглецевого електродного матеріалу для електрохімічних конденсаторів із сировини рослинного походження (фруктових кісточок) є гідротермальна обробка при високому тиску (6 8)10⁵ Па. Додатковий термовакуумний відпал отриманого активованого вуглецю при температурі 723-743 К в камері із залишковим тиском не більше 1,33 Па протягом 60-70 хв. підвищує питому ємність відповідних конденсаторів на 10-15 % внаслідок десорбції неконтрольованих домішок із утворених пор.

2. Використання синтезованого активованого вугілля у якості електродного матеріалу електрохімічних конденсаторів з водним розчином електроліту (КОН) дозволяє отримати максимальні значення питомої ємності 85-90 Ф/г при максимальній зарядній напрузі 1 В, яка обмежується електрохімічною стабільністю електроліту.

3. Легування активованого вуглецю хромом і марганцем підвищує ємність електрохімічних конденсаторів, що працюють за принципом заряду-розряду ПЕШ, на 69 і 71% відповідно, та призводить до зменшення внутрішнього опору на 30-35 %. Основною причиною такого зростання є трансформація енергетичного спектру електронів АВ за рахунок збільшення густини електронних станів, в результаті чого значно більша кількість іонів електроліту (насамперед, позитивних) приймає участь у формуванні ПЕШ і зумовлює ріст питомої ємності електрохімічних конденсаторів.

4. Методом вторинної іонної мас-спектрометрії встановлені оптимальні умови хімічного легування та термічної обробки активованого вуглецю, при яких розподіл легуючих домішок за об’ємом АВ є рівномірним. Максимум питомої ємності в залежності від концентрації легуючих домішок хрому та марганцю припадає на 0,2 ваг. % і 0,3 ваг. %, відповідно. Причиною зменшення питомої ємності при подальшому рості концентрації легуючої домішки є блокування атомами впровадженого металу мікропор вуглецевої матриці.

5. Методом РФЕС досліджено зміну положення рівня Фермі в залежності від ступеня легування активованого вуглецю РЗМ та їх сполуками (Er, Tm₂O₃, Dy₂O₃, Pr₂O₃, Eu₂O₃, Ho₂O₃). Причиною істотного збільшення електронної густини в околі рівня Фермі є перебудова в електронній підсистемі хімічно модифікованого АВ.

6. Загальна ємність системи нелегований АВ / електроліт є складовою двох ємностей – ємності ПЕШ (94 - 97 %) та псевдоємності (6 - 3 %). Збільшення питомої ємності електрохімічних конденсаторів на основі хімічно модифікованого активованого вуглецю зумовлене зростанням вкладу цих складових на 88 - 92 % і 12 - 8 %, відповідно. На основі легованого АВ сформовані лабораторні зразки ЕК в корпусах типорозміру “2525”, максимальна питома ємність яких становить 150 Ф/г для водного електроліту (30 % розчин КОН у воді).

Публікації автора:

1. Будзуляк І.М., Мандзюк В.І., Лісовський Р.П., Мерена Р.І., Беркещук М.В. Електрохемічні характеристики конденсаторних систем, сформованих на основі хемічно модифікованого вуглецю // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2006. – Т.4, вип.3. – С.569-583.

Вклад дисертанта: Повне проведення експериментальних досліджень, часткова математична обробка, формування попередніх висновків та обговорення отриманих результатів.

2. Будзуляк И.М., Лисовский Р.П., Мерена Р.И., Миронюк И.Ф., Остафийчук Б.К., Соловко Я.Т. Модификация свойств активированного углерода, используемого в конденсаторостроении // Электрохимическая енергетика. – 2005. – Т.6, №2. – С.97-101.

Вклад дисертанта: Отримання активованого вуглецевого матеріалу, проведення експериментальних досліджень, формування попередніх висновків та обговорення отриманих результатів.

3. Остафійчук Б.К., Будзуляк І.М., Григорчак І.І., Миронюк І.Ф., Лісовський Р.П., Мерена Р.І. Температурна залежність експлуатаційних характеристик суперконденсаторів // Фізика і хімія твердого тіла. – 2004. – Т.5, №2. – С.387-390.

Вклад дисертанта: Повне проведення експериментальних досліджень, здійснював аналіз експериментальних даних, брав участь в інтерпретації результатів та оформленні статті.

4. Лісовський Р.П., Будзуляк І.М., Григорчак І.І., Мерена Р.І., Миронюк І.Ф., Остафійчук Б.К. Властивості суперконденсаторів на основі активованого вуглецю, інжектованого хромом // Фізика і хімія твердого тіла. – 2004. – Т.5, №4. – С.833-835.

Вклад дисертанта: Постановка задачі, проведення експериментальних досліджень, аналіз та пояснення отриманих результатів, брав участь в оформленні статті.