hrvatski

EQCM ISTRAŽIVANJA PSEUDO-KAPACITIVNIH SVOJSTVA HIDRATIZIRANOG RuO2

Poznato je da rutenij oksid ima vrlo visoke struje oksidacije i redukcije u širokom području potencijala, reverzibilne cikličke voltamograme te svojstvo da se može oksidirati i reducirati više tisuća puta a da ne dođe do značajne promjene u sastavu materijala. Upravo zbog tih svojstava, kao i zbog gotovo idealnog pravokutnog oblika ovisnosti struje o potencijalu, rutenij oksid pokazuje pseudo-kapacitivno ponašanje pa se koristi kao elektrodni materijal u elektrokemijskim super-kondenzatorima. Visoki specifični kapaciteti rutenij oksida pripisani su seriji reverzbilnih redoks procesa koji su opisani jednadžbom [1]: HxRuOy ↔ Hx-zRuOy + zH+ + ze- . Prilikom ovakvog redoks prijelaza ne nastaje nova faza na površini oksida već se dovedeni/odvedeni naboj kompenzira ulaskom protu-iona, u ovom slučaju protona u strukturu rutenijevog oksida. Budući da ovaj proces još uvijek nije u potpunosti razjašnjen, cilj ovog rada je bio da se primjenom elektrokemijske kvarc-kristalne mikro-vage (EQCM) istraži mehanizam i kinetika pseudokapacitivne reakcije rutenijevog oksida. Na elektrodu od zlata koje prekriva kvarc-kristale temeljne frekvencije 5 MHz, deponiran je amorfni i hidratizirani rutenij oksid. Elektrokemijska svojstva i specifični kapaciteti tako pripremljene elektrode određeni su metodom cikličke voltametrija u 0.5 M H2SO4, 0.5 M Na2SO4 i 0.5 M K2SO4, a informacije vezane za mehanizam oksidacije i redukcije ispitane su pomoću EQCM. Rezultati pokazuju da specifični kapacitet ovako priređenog rutenij oksida iznosi oko 540 F/g. EQCM rezultati pokazuju da se tijekom oksidacije rutenijevog oksida odvija nekoliko paralelnih procesa pri čemu neki dovode do porasta a neki do gubitka mase. Pomoću promjene frekvencije titranja kvarcnog kristala određene su vrijednosti prividnih molarnih masa tvari koje se izmjenjuju po jediničnom naboju i to u različitim područjima potencijala.

RuO2; superkondenzatori; EQCN; pseudo-kapaciteti

nije evidentirano