The dissertation examines topics related to the formation of supercapacitors using plasma technology and their analysis. Plasma spray technology was used to form supercapacitors electrodes. Carbon was deposited on stainless steel surface using the atmospheric pressure argon-acetylene plasma. The deposition of nickel oxide on the surface of carbon electrodes was made using magnetron sputtering method. The influence of acetylene amount to the supercapacitors electrodes and the electrical characteristics of the structure were estimated. The nickel oxide influence to the electrical parameters of supercapacitor carbon electrodes, structure and microrelief was assessed too. The etching of carbon electrodes surface with oxygen plasma was performed and its impact on the capacitors electrical parameters and carbon electrode structure was evaluated. Mathematical modeling was used to theoretically estimate the influence of oxygen plasma to the supercapacitor carbon electrode surface microrelief. The anisotropic growth of carbon surface relief and isotropic surface erosion mechanism was theoretically explained. The impact mechanism of the acetylene content and plasmatron power to the carbon electrode structure and electrical parameters was qualitatively explained. The mechanism for understanding the influence of NiO content on the carbon electrodes to the supercapacitor electrical parameters and electrode structure was proposed. / Disertacijoje nagrinėjama tematika yra susijusi su superkondensatorių formavimu ir jų tyrimais naudojant plazmines technologijas. Superkondensatorių elektrodams formuoti panaudota plazminio purškimo technologija. Anglis ant nerūdijančio plieno paviršiaus užnešta panaudojant atmosferinio slėgio argono-acetileno plazmą. Nikelio oksidui nusodinti ant anglies elektrodų paviršiaus panaudotas magnetroninio garinimo metodas. Įvertinta acetileno kiekio įtaka superkondensatorių elektrinėms charakteristikoms ir elektrodų struktūrai. Tai pat įvertinta nikelio oksido kiekio įtaka superkondensatorių anglies elektrodų elektriniams parametrams, struktūrai bei mikroreljefui. Atliktas anglies elektrodų paviršiaus ėsdinimas deguonies plazma ir įvertintas jo poveikis kondensatorių elektriniams parametrams ir anglies elektrodų struktūrai. Matematiniu modeliavimu teoriškai įvertinta deguonies plazmos įtaka superkondensatorių anglies elektrodų paviršiaus mikroreljefui. Teoriškai pagrįstas anglies dangos reljefo anizotropinis augimas ir izotropinės paviršiaus erozijos mechanizmas. Kokybiškai paaiškintas acetileno kiekio ir plazmotrono galios įtakos mechanizmas anglies elektrodų struktūrai ir elektriniams parametrams. Pasiūlytas mechanizmas, aiškinantis NiO kiekio, esančio ant anglies elektrodų, įtaką superkondensatorių elektriniams parametrams ir elektrodų struktūrai.

Darbo tikslas – ištirti superkondensatorių naudą elektros transporto priemonių dinaminėms savybėms. Darbo uždaviniai: apžvelgti akumuliatorių ir superkondensatorių įkrovimo/iškrovimo charakteristikas bei naujausių superkondensatorių technologijas; išanalizuoti kombinuotos baterijų ir superkondensatorių lygiagretaus darbo įkrovimo/iškrovimo sistemą; Apskaičiuoti elektromobilių dinamines charakteristikas naudojant skirtingus ar kombinuotus elektros energijos šaltinius ir palyginant su vidaus degimo varikliu varomo automobilio dinaminėmis charakteristikomis. Buvo nustatyta, kad superkondensatorių panaudojimas tikslingas tik elektromobilyje, kurio maksimalus greitis yra iki 100 km/h. Jei elektromobilio maksimalus greitis didesnis, baterijų atiduodama galia pakankamai didelė įsibėgėti neviršijant baterijų rekomenduojamo srovės stiprio. Vien šiandieniniais superkondensatoriais varomas elektromobilis negali pakeisti automobilio varomo vidaus degimo varikliu, nes maksimalus atstumas, kurį elektromobilis gali nuvažiuoti yra tik 6,3 km. Vien grafeno superkondensatoriais varomo elektromobilio maksimalus greitis prilygsta benzinu varomo automobilio maksimaliam 233,6 km/h greičiui. Toks elektromobilis būtų penkis kartus galingesnis ir nuvažiuotų tokį patį atstumą, kaip vien baterijomis varomas elektromobilis. / The main objective of the work is to explore the benefits of supercapacitor for electric vehicle dynamic characteristics. The goal of work: to overview the battery and supercapacitor charge / discharge characteristics and the latest technologies of supercapacitors, to analyze the combination of batteries and supercapacitors in “Buck – Boost” converter, Calculate electric dynamic characteristics using different or combined electric energy sources, and compare to an internal combustion engine driven vehicle dynamic characteristics. It was found that the supercapacitor is purposive only electric vehicle, with a maximum speed of 100 km / h. If the top speed of electric car is over 100 km/h then a total power output of batteries is large enough to accelerate and not to exceed the recommended current of the battery. Electric vehicle powered today’s supercapacitors can not replace the internal combustion engine because the maximum distance you can travel is only 6.3 km. graphene supercapacitors driven electric vehicle maximum speed is equivalent gasoline-powered car for a maximum of 233.6 km / h. This electric car is five times more powerful and driven the same distance as the battery-powered electric vehicle.

Energijos kaupiklių kūrimas pastaraisiais metais tapo svarbia mokslo aktualija. Elektrocheminiai kondensatoriai pasižymi didesne galia, ilgesniu savaiminio išsikrovimo laiku ir didesniu darbo ciklų skaičiumi negu tradicinės elektrocheminės baterijos. Didžiausia savitąja talpa pasižymi RuO2, tačiau jo praktinį taikymą riboja didelė kaina, todėl ieškoma pigesnių pakaitalų. Pastaraisiais metais aktyviai tiriamas kobalto oksidas. Svarbu yra surasti ekonomiškai efektyvius ir paprastus metodus, leidžiančius padidinti kobalto oksidų pseudotalpas. Darbe nustatytos elektrocheminio Co nusodinimo sąlygos, kurioms esant yra formuojama pluoštinė nanostruktūra, pasižyminti dideliu paviršiaus plotu. Anodinės poliarizacijos būdu buvo suformuoti kobalto hidro/oksido sluoksniai ir ištirta jų pseudotalpa ant skirtingų substratų: nanostruktūrinės, magnetroninės-plazminės dangos ir metalurginio Co. Pseudotalpinė kobalto hidro/oksidų elgsena buvo ištirta ciklinės voltamperometrijos metodu kartu su elektrocheminėmis kvarco kristalo svarstyklėmis (EKKM). Oksidiniai sluoksniai parodė grįžtamą redukcijos-reoksidacijos ir atitinkamą pseudotalpinę elgseną. Per kelis tūkstančius anodinių ciklų buvo parodyta, kad oksidinis sluoksnis išliko stabilus. Nustatyta, kad hidro/oksidų, suformuotų ant nanostruktūrinės Co dangos, talpa maždaug 5 kartus didesnė nei suformuotų ant metalurginio Co. Šiame darbe pasiūlytas naujas kobalto oksido formavimo būdas: sulfidinės Co(OH)2–CoS kompozicijos formavimas ir... [toliau žr. visą tekstą] / Design of high efficiency energy accumulators has recently become an important issue of science and technology. Electrochemical capacitors are distinguished for a greater power, a longer self-discharge time and a greater number of work cycles as compared to those of traditional electrochemical batteries. Effective supercapacitors are mainly produced of RuO2, which is distinguished from other metals for its nearly highest specific capacity, however its practical application is limited by its high price, therefore efforts are under way to find cheaper substitutes. Recently cobalt oxide has been intensively studied. It is important to find economically effective and simple methods which will make it possible to increase the pseudocapacities of cobalt oxides. The conditions of electrochemical cobalt deposition, under which the fiber Co nanostructure possessing a great surface area is formed, have been determined in the work. Cobalt hydro/oxide layers were formed by the anodic polarization method and their pseudocapacity was studied on various substrates: nanostructured, magnetron-sputtered coating and metallurgical cobalt. The pseudocapacitor behaviour of cobalt hydro/oxides was studied by using the cyclic voltammetry method along with electrochemical quartz crystal mocrobalance (EKKM). Oxide layers showed oxidation-reduction and corresponding pseudo-capacitor behaviour.It has been shown that the oxide layer is stable and it withstands a few thousand polarization cycles. It has... [to full text]

Design of high efficiency energy accumulators has recently become an important issue of science and technology. Electrochemical capacitors are distinguished for a greater power, a longer self-discharge time and a greater number of work cycles as compared to those of traditional electrochemical batteries. Effective supercapacitors are mainly produced of RuO2, which is distinguished from other metals for its nearly highest specific capacity, however its practical application is limited by its high price, therefore efforts are under way to find cheaper substitutes. Recently cobalt oxide has been intensively studied. It is important to find economically effective and simple methods which will make it possible to increase the pseudocapacities of cobalt oxides. The conditions of electrochemical cobalt deposition, under which the fiber Co nanostructure possessing a great surface area is formed, have been determined in the work. Cobalt hydro/oxide layers were formed by the anodic polarization method and their pseudocapacity was studied on various substrates: nanostructured, magnetron-sputtered coating and metallurgical cobalt. The pseudocapacitor behaviour of cobalt hydro/oxides was studied by using the cyclic voltammetry method along with electrochemical quartz crystal mocrobalance (EKKM). Oxide layers showed oxidation-reduction and corresponding pseudo-capacitor behaviour.It has been shown that the oxide layer is stable and it withstands a few thousand polarization cycles. It has... [to full text] / Energijos kaupiklių kūrimas pastaraisiais metais tapo svarbia mokslo aktualija. Elektrocheminiai kondensatoriai pasižymi didesne galia, ilgesniu savaiminio išsikrovimo laiku ir didesniu darbo ciklų skaičiumi negu tradicinės elektrocheminės baterijos. Didžiausia savitąja talpa pasižymi RuO2, tačiau jo praktinį taikymą riboja didelė kaina, todėl ieškoma pigesnių pakaitalų. Pastaraisiais metais aktyviai tiriamas kobalto oksidas. Svarbu yra surasti ekonomiškai efektyvius ir paprastus metodus, leidžiančius padidinti kobalto oksidų pseudotalpas. Darbe nustatytos elektrocheminio Co nusodinimo sąlygos, kurioms esant yra formuojama pluoštinė nanostruktūra, pasižyminti dideliu paviršiaus plotu. Anodinės poliarizacijos būdu buvo suformuoti kobalto hidro/oksido sluoksniai ir ištirta jų pseudotalpa ant skirtingų substratų: nanostruktūrinės, magnetroninės-plazminės dangos ir metalurginio Co. Pseudotalpinė kobalto hidro/oksidų elgsena buvo ištirta ciklinės voltamperometrijos metodu kartu su elektrocheminėmis kvarco kristalo svarstyklėmis (EKKM). Oksidiniai sluoksniai parodė grįžtamą redukcijos-reoksidacijos ir atitinkamą pseudotalpinę elgseną. Per kelis tūkstančius anodinių ciklų buvo parodyta, kad oksidinis sluoksnis išliko stabilus. Nustatyta, kad hidro/oksidų, suformuotų ant nanostruktūrinės Co dangos, talpa maždaug 5 kartus didesnė nei suformuotų ant metalurginio Co. Šiame darbe pasiūlytas naujas kobalto oksido formavimo būdas: sulfidinės Co(OH)2–CoS kompozicijos formavimas ir... [toliau žr. visą tekstą]