"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF7606
ETF7606 "Nano/mesopoorsed nanokiud polümeersed membraanid mittevesilahustel põhinevatele elektrilise kaksikkihi superkondensaatoritele. (1.01.2008−31.12.2011)", Thomas Thomberg, Tartu Ülikool, Füüsika-keemiateaduskond, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Keemia Instituut, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond.
ETF7606
Nano/mesopoorsed nanokiud polümeersed membraanid mittevesilahustel põhinevatele elektrilise kaksikkihi superkondensaatoritele.
Nano/mesoporous nanofibre polymer membranes for non-aqueous electrical double layer supercapacitors.
1.01.2008
31.12.2011
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnikaP401 Elektrokeemia 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)100,0
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikool, Füüsika-keemiateaduskondkoordinaator01.01.2008−31.12.2011
Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Keemia Instituutkoordinaator01.01.2008−31.12.2011
Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskondkoordinaator01.01.2008−31.12.2011
PerioodSumma
01.01.2008−31.12.2008216 000,00 EEK (13 804,92 EUR)
01.01.2009−31.12.2009207 360,00 EEK (13 252,72 EUR)
01.01.2010−31.12.2010188 496,00 EEK (12 047,09 EUR)
01.01.2011−31.12.201112 046,80 EUR
51 151,53 EUR

Uuritakse N,N-dimetüülatsetamiidis (DMA) lahustatud polüvinülideenfluoriidi (PVDF) või mõne muu sarnase süsteemi kontsentratsiooni, elektrivälja tugevuse, elektroformeerimise temperatuuri, lahuse etteandmise kiiruse ning süstla nõela diameetri mõju elektroformeeritud polümeeri kiu läbimõõdule, klaasistumistemperatuurile (Tg), sulamistemperatuurile (Tm) ja sulamissoojusele (Hm), millede määramised teostatakse diferentsiaalse skaneeriva kalorimeetri (DSC), skaneeriva elektronmikroskoobi (SEM), läbivalgustava elektronmikroskoobi (TEM), aatomjõu mikroskoobi (AFM) jne abil. Erinevate elektroformeerimise protsessi parameetrite korral valmistatud membraanide tõmbeomadused määratakse universaalse testimisseadmega. Uuritakse täiendava termilise töötlemise temperatuuri, isostaatilise rõhu ja rakendatava rõhu kestvuse mõju elektroformeeritud polümeersete separaatorite struktuurile ja neid iseloomustatavatele suurustele nagu Tg, Tm, Hm, aga ka mõju tõmbeomadustele. Uuritakse elektrivälja tugevuste, polümeeri lahuse etteandmise kiiruste ning termilise järeltöötluse mõju elektoformeerimise meetodil valmistatud polümeersete membraanide omadustele, nagu eripind, mikro/meso pooride ruumala, mikro/meso pooride pinda. Poorijaotus kavatsetakse määrata madalatemperatuurse lämmastiku adsorptsiooni meetodil. Separaatori märguvus ja adsorptsioonilised omadused erinevate orgaaniliste solventide korral määratakse dünaamilise kaalumise meetodil. Erineva paksuse, tiheduse, poorijaotusega jne. polümeersete membraanide elektrokeemilisi omadusi uuritakse kaheelektroodsetes süsteemides mõnede standartsete elektrolüütide lahustes ([1 M (C2H5)4NBF4 atsetonitriilis (ACN) või propüleenkarbonaadis (PC)] impedantsspektroskoopia meetodil. Nano/meso poorseid separaatormaterjale testitakse ülikuivades tingimustes ning määratakse kompleksne dielektriline läbitavus, selle reaal- ning imaginaarosa ja võrreldakse neid elektrokeemilistest mõõtmistest saadud tulemustega. Sobivaimate omadustega membraane kasutatakse EKKK ühikrakkude koostamiseks, et nende omadusi testida erinevate eksperimentaalsete tingimuste korral. Eksperimendist saadavate andmete detailseks analüüsiks kasutatakse erinevaid väljatöötatud teoreetilisi mudeleid (Weidner, Paasch, Newman, Eikerling-Kornyshev-Lust jne.). Lisaks valmistatakse mõned nano/meso poorsed separaatormaterjalid binaarsete polümeerisegude elektroformeerimistel ning uuritakse nende omadusi erinevates eksperimentaalsete parameetrite muutmise korral.
Influence of the poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and other polymer concentration in the N,N-dimethylacetamide solution, strength of the electric field, temperature of electrospinning process and velocity of polymer solution from syringe as well as the metal needle diameter on the electrospun polymer nanofiber diameter and structure of membrane, glass transition temperature (Tg), melting temperature (Tm) and melting enthalpy (Hm) will be analyzed using differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM) etc. methods. The tensile properties of prepared nanofiber materials will be obtained. The influence of the additional thermal treatment temperature, isostatic pressure and applied pressure time durability on the Tg, Tm, Hm and tensile properties of the electrospun polymermaterials will be measured and analyzed. The specific surface area, micro/meso pore volume, micro/meso pore surface area, pore size distribution etc. values for electrospun nanofiber materials prepared will be analyzed using nitrogen gas adsorption measurement methods. The wettability and adsorption properties of polymermaterials with various organic solvents will be analyzed by using the dynamic weighting method. The electrochemical properties of membranes with different thickness, density, pore size distribution etc., impregnated with different electrolytes will be tested by electrochemical impedance method using two electrode?electrolyte system and some standard electrolytes [1 M (C2H5)4NBF4 in acetonitrile (ACN) or propylene carbonate (PC)] will be used. The nano/mesoporous materials will be tested at very dry condition and the complex dielectrical permittivity, real and imaginary parts of the complex permittivity will be obtained and compared with the corresponding results obtained in the electrochemical two-electrode cell. Some membranes, impregnated with electrolytes, demonstrating highest ion conductivity values will be used for completing of the EDLC single cell and will be tested under different experimental condition (temperature, wide potential region of polarization, high current pulse densities etc.). Various theoretical models Weidner, Paasch, Newman, Eikerling-Kornyshev-Lust etc. will be used and developed future for the detailed analysis of results obtained. Some binary polymer?solvent systems will be used for preparation of the two-component nano/meso porous polymer separators.