Спосіб отримання активованого вуглецю для конденсаторів з подвійним електричним шаром

1 Спосіб отримання аісгивованого вуглецю, що полягає в карбонізації фруктових кісточок у вакуумі при температурі 450-500°С протягом 50-60 хвилин з наступною активацією матеріалу в 1015% водному розчині КОН при температурі 840880°С протягом 70-80 хвилин 2 Спосіб отримання активованого вуглецю за п 1, який відрізняється тим, що активацію карбонізованих фруктових кісточок проводять у закритому контейнері з можливістю регулювання тиску у ньому за допомогою спеціального клапана Винахід відноситься до технології отримання активованого вуглецю (АВ) з великою питомою площею поверхні для конденсаторів з подвійним електричним шаром (суперконденсаторів (СК)), а саме до способу отримання АВ з фруктових кісточок шляхом їх карбонізації у вакуумі та активації у закритому об'ємі На даний час ВІДОМІ способи отримання АВ [1 3], які ґрунтуються на карбонізації та активації вихідного сирого матеріалу при постійному ПІДВОДІ активуючого газу Забезпечуючи можливість отримання АВ з питомою площею поверхні 1000 2000м2/г і розмірами пор в межах 15 - 20А, вони в той же час не в повній мірі забезпечують розповсюдження процесу активації в глибину матеріалу, а технологія отримання АВ складна і екологічно небезпечна Найближчим за технічною суттю до запропонованого способу є спосіб, запропонований в [1], який дозволяє сформувати конденсатор з подвійним електричним шаром, електродами якого служать волокна активованого вугілля, отримані в печі в безперервному потоці водяної пари та азоту При цьому контроль за температурними режимами ускладнюється відкритістю системи, так як відбувається постійний приток маси пари і інертно чної складності вказаного способу для його рівномірної активації Метою даного винаходу є усунення вказаних недоліків та розширення можливостей отримання АВ для конденсаторів з подвійним електричним шаром Поставлена мета досягається тим, що подрібнений вихідний матеріал (фруктові кісточки) нагрівається у вакуумі з залишковим тиском не біль2 шим, ніж 10 мм рт ст до температури 400 - 450°С на протязі 50 - бОхв Потім в закритому контейнері з спеціальним клапаном одержаний матеріал у суміші з 10 - 15% водним розчином КОН нагрівається до 840 - 880°С і витримується при даній температурі на протязі 70 - 80хв В обох випадках нагрів до вказаних температур здійснюється по лінійному закону з швидкістю 15 - 207хв , а охолодження відбувається в режимі виключеної пічки Внаслідок цього відбувається карбонізація вихідного матеріалу і його активація Очевидно, що ви го газу при одній температурі, і, ВІДПОВІДНО, ВІДТІК цієї маси плюс продукти реакції з іншою температурою Однак даний спосіб крім спільних для вищезгаданих аналогів, недоліків, має і свої специфічні, які полягають у необхідності спеціальної попередньої підготовки сирого матеріалу та техні пускним клапаном та КІЛЬКІСТЮ ВОДИ ЧИ розчину КОН можна легко регулювати тиск пари в контейнері і, таким чином впливати на процес утворення пор та їх розміри При цьому легко контролюються температурні режими процесу, так як відбувається лише відведення водяної пари з продуктами розпаду Експлуатаційні параметри СК, сформовані на основі отриманого АВ перевищують на 10 -16% аналогічні, отримані відомими способами для даного типу сирого матеріалу Таким чином, на відміну від прототипу 1 Процес карбонізації і активації відбувається ю ^ СО (О 46345 в закритому об'ємі без участі інертного газу в якос5 8,4 0,08 ті переносника водяної пари 10 9,6 0,08 2 Вирішується проблема стабілізації температурного режиму процесів карбонізації і активації 15 9,5 0,08 АВ 20 6,2 0,11 3 Спрощується технологічний процес отримання АВ 25 5,0 0,14 4 Забезпечується екологічна безпека в процеЗО 4,1 0,18 сі отримання АВ Приклад конкретного виконання Активація карбонізованого матеріалу, просоВ якості вихідної сировини використовувалися ченого водним розчином КОН здійснювалась в попередньо подрібнені фруктові кісточки (черешконтейнері з нержавіючої сталі, який нагрівався в ня, вишня), при цьому максимальний розмір попечі до температури 840 - 880°С В контейнері був дрібнених часток не перевищував 1мм Даний мапередбачений спеціальний клапан для випуску теріал спочатку карбонізувався при 460°С у пари і за допомогою якого можна було регулювати вакуумній камері, залишковий тиск в якій був не 2 тиск пари в контейнері Експериментальним шлябільший, ніж 10 мм рт ст хом встановлено, що час витримки даної суміші Експериментальне встановлено, що повна капри вказаних температурах становить 70 - 80 хвирбонізація відбувається за 50 - 60 хвилин Отрилин Збільшення часу активації понад вказану веманий матеріал охолоджувався при даному вакуличину практично не покращує експлуатаційних умі до кімнатної температури, після чого характеристик СК проводилося його просочування водним розчином Крім вказаних переваг над прототипом, техніКОН 3 таблиці видно, що ємність СК, сформовако-економічна ефективність запропонованого ріних на основі даного попередньо активованого шення полягає у економності процесів та їх еколоматеріалу, найбільша при інших рівних умовах у гічній чистоті випадку, коли розчин КОН є 10 -15% концентрації Література 1 Electric Double Layer Capacitors and Method for Таблиця Producmge the Same US Pat №4597028, Aug 07 84 Залежність ємності СКтиопрозміру "2525" від 2 Electric Double Layer Capacitor and Method of концентрації водного розчину КОН Manufacturing the Same US Pat 05369546 Nov 29, 1994 Концентрація КОН у Внутрішній 3 Manufacturing Method for Carbon Material for Ємність (F) воді (%) опір (Q) Electrical Double Layer Capacitor/ US Pat 05909356 June 01 1999 0 7,3 0,09 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71