Какие батареи лучше биметаллические или алюминиевые: Выбираем радиаторы отопления, какие лучше – алюминиевые или биметаллические?

Выбираем радиаторы отопления, какие лучше – алюминиевые или биметаллические?

Выбирая приборы отопления, важно не ошибиться и приобрести оборудование, имеющее оптимальные технические и эксплуатационные характеристики. Главными аспектами, оказывающими влияние на отбор продукции, являются особенности конструкции батареи, качество сборки, теплоотдача и устойчивость к механическому и химическому воздействию.

Если учитывать эти критерии, то выбрать, какие радиаторы отопления лучше, алюминиевые или биметаллические, будет не сложно?

Определяя, что лучше, алюминиевый или биметаллический радиатор отопления, в первую очередь следует обратить внимание на особенности конструкции. То как устроена батарея, влияет на эксплуатационные характеристики и теплоотдачу.

Биметаллические батареи

Биметалл – это конструкция из двух различных металлов. Сердечник изготавливается из меди или стали, а оболочка алюминиевого сплава. Особенность конструкции не дает возможность использовать в качестве сердечника трубы большого диаметра, поэтому существует большая вероятность засорения батареи в процессе эксплуатации. Рекомендуется регулярно промывать секции.

Алюминиевые батареи

Состоят из наборных секций, изготавливаемых посредством литья или экструзии. Последний способ не используется в странах ЕС. Батареи экструзивного типа производят китайские и несколько отечественных производителей.

Конструкция предусматривает наличие конвекционных ребер, увеличивающих теплоотдачу. Батарея состоит исключительно из алюминия, что влияет на долговечность эксплуатации.

Принципиальное отличие алюминиевых отопительных радиаторов от биметаллических состоит в том, что в конструкции последних предусмотрен сердечник из металла, отличного от используемого для оболочки. Это влияет на параметры и эксплуатационные характеристики батареи:

• Теплоотдача радиаторов – у алюминиевых батарей одна секция имеет производительность 200 Вт. Мощность биметаллического оборудования со стальным сердечником не больше 180 Вт. Производительность секции алюминиево-медных радиаторов, также 200 Вт.
• Максимальное давление – гидроудары и скачки давления являются слабым местом алюминиевых моделей. Максимальное давление всего 16 атм., что часто недостаточно для подключения к центральной системе отопления.
  Биметаллические приборы отопления со стальной сердцевиной легко переносят скачки давления в 20 атм., а некоторые производители изготавливают сердечник способный выдержать гидроудар с мощностью в 40 атм.
• Качество теплоносителя – отличие биметалл радиаторов от алюминиевой продукции заключается в использовании в качестве сердцевины стали, материала, практически не вступающего в химическую реакцию.
  Алюминий реагирует на любые примеси, поэтому стенки секций при подключении к центральному отоплению быстро истончаются, появляются протечки. В этом случае, выбор радиатора отопления между алюминием или биметаллом явно в пользу последнего.
• Срок службы батарей – биметалл гарантировано отработает не меньше 15-20 лет. Алюминиевые батареи приблизительно на 5 лет меньше. На сроки эксплуатации может существенно повлиять качество теплоносителя и интенсивность нагрева. Максимальная рабочая температура для алюминиевого оборудования 110°С, биметалла 130°С.
• Стоимость – батареи из алюминия стоят приблизительно на треть дешевле биметалла.

При выборе отопительного оборудования следует обратить внимание на источник обогрева. В центральной системе используется агрессивный теплоноситель и неблагоприятное для алюминия давление. В автономном отоплении негативных факторов, влияющих на эксплуатацию устройств гораздо меньше.

Решающую роль в определении играет конструкционное различие радиаторов из алюминия и биметалла. Устанавливать алюминиевые секции лучше для частных систем отопления. Давление в трубопроводе, даже при использовании циркуляционного оборудования, редко превышает несколько атмосфер, а хозяин дома сможет проследить за качеством теплоносителя и таким образом продлит сроки эксплуатации.

Биметаллические радиаторы, без контакта теплоносителя с алюминием, рекомендуется использовать в многоэтажных домах. Но, это касается исключительно моделей, сердцевина которых выполнена из стали, медный сердечник выдерживает нагрузку не больше 16 атм.

Разница между биметаллическими и алюминиевыми радиаторами отопления заключается не только в особенностях конструкции, но и эксплуатационных характеристиках, на которые они влияют. Если учесть все показатели и параметры, то более качественными остаются биметаллические приборы отопления.

Алюминиевые или биметаллические радиаторы. Какие батареи лучше

Радиаторы являются неотъемлемой частью любой высокоэффективной отопительной системы помещений разного назначения, поэтому к их выбору необходимо подходить грамотно. В настоящее время на смену традиционным чугунным конструкциям пришли современные секционные и монолитные алюминиевые и биметаллические батареи. Такие радиаторы имеют различные технические характеристики, обладают как определёнными достоинствами, так и некоторыми недостатками, которые должны быть учтены при самостоятельном выборе.

В чем разница?

Основные отличия алюминиевых и биметаллических моделей радиаторов представлены их конструктивными особенностями. Первый секционный или блочный вариант представлен однородным металлом в виде специального высокопрочного сплава. Объединение всех секций в единую конструкцию выполнено при помощи надёжных резьбовых крепежей с прокладками, обеспечивающими всем стыкам достойную герметичности. Эффективность тепловой отдачи обусловлена наличием в системе специальных конвекционных ходов для отдачи прогретого воздуха.

Несмотря на внешнюю схожесть с алюминиевыми радиаторами, все биметаллические модели отличаются внутренним устройством. Система включает в себя горизонтальные и вертикальные стальные трубы, покрытые специальными ребристыми алюминиевыми элементами. Благодаря соединению трубок в коллекторные секции обеспечивается активная циркуляция теплоносителя. Высокие прочностные характеристики стали позволяют биметаллическим радиаторам достаточно легко выдерживать значительные показатели давления и мощные гидроудары.

В обоих случаях изоляция состыкованных внутренних элементов для нагрева осуществляется надёжными и долговечными силиконовыми или паронитовыми прокладками. Тепловая отдача биметаллических и алюминиевых батарей также находится на примерно одинаковом уровне, но существует также ряд конструктивных особенностей, которые позволяют определиться, какому радиатору отдать предпочтение в каждом конкретном случае.

Сравнительные критерии

Дизайн практически всех выпускаемых отечественными и зарубежными производителями секционных радиаторов идентичен. В качестве покрытия чаще всего используются стандартные полимерные составы. Именно поэтому выбор оптимальной для монтажа конструкции рекомендуется основывать не на внешних данных, а на технических характеристиках.

Какие лучше по теплоотдаче

Современные сплавы на основе алюминия отличают достойные показатели теплопроводности, достигающие 220 Вт/м × К. Для биметаллических моделей характерно наличие между тепловым носителем и корпусом из алюминия стального посредника, уровень теплопроводности которого не превышает стандартных 70 Вт/м × К.

С этой точки зрения, теплоноситель в биметаллах не должен успеть обеспечить достаточно хороший прогрев воздуха в помещениях. Однако, как показывает практика эксплуатации, показатели тепловой передачи в алюминиевых и биметаллических конструкциях идентичны. Оценка эффективности доказала, что в соответствии с этим критерием разница между таким отопительным оборудованием отсутствует.

Какие лучше по давлению

Коррозийная стойкость, способность выдерживать перепады давления внутри системы, а также гидроудары – важные показатели, влияющие на надёжность и долговечность эксплуатируемых радиаторов.

Тип радиатора	Показатели рабочего давления	Стойкость к гидроударам	Стойкость к коррозии	Максимальная температура теплоносителя
Алюминиевый	6-16 атм.  (max 20 атм.)	Низкая	Низкая	110оС
Биметаллический	20-30 атм. (max 40 атм.)	Высокая	Высокая	130оС

Биметаллические радиаторы не слишком требовательны к качественным характеристикам теплоносителя, а в алюминиевых батареях придётся использовать составы, не имеющие агрессивных химических примесей.

По сроку службы

Долговечность биметаллических батарей обусловлена наличием в конструкции сразу двух видов металлов, которые очень удачно дополняют друг друга. Средний срок эксплуатации таких моделей при соблюдении правил монтажа и обслуживания составляет не менее 15-20 лет. Самые дорогие алюминиевые батареи при безупречной установке и щадящем режиме эксплуатации, как правило, не способны прослужить больше заявленных производителями 10-12 лет.

Безусловно, долговечность отопительного оборудования напрямую зависит от бренда. Сегодня очень хорошо зарекомендовали себя высококачественные алюминиевые модели, выпускаемые проверенными производителями климатической техники:

• Global;
• Royal;
• Rifar;
• Ferroli;
• Purmo;
• Aquilo;
• Lammin Eco;
• «Термал».

Среди компаний, специализирующихся на выпуске биметаллических конструкций, лидирующие позиции на рынке современных отопительных приборов занимают:

• Radena;
• Royal Thermo;
• Fondital;
• Sira Group;
• Global;
• HALSEN;
• OASIS.

Необходимо помнить, что в процессе монтажных работ, выполненные из сплава на основе относительно мягкого алюминия конструкции вполне могут подвергаться деформации, а биметаллические батареи в этом плане являются более устойчивыми и прочными.

Какие батареи лучше для частного дома

При выборе оптимальной схемы отопления частного домовладения важно учитывать затраты на монтажные работы, простоту эксплуатации и экономическую целесообразность. В кирпичных, блочных, каркасных и деревянных строениях одинаково хорошо себя проявила система водяного отопления с радиаторными батареями.

Основными особенностями автономной системы, организуемой на дачах и в загородных частных домовладениях, является:

• отсутствие мощных гидроударов;
• невысокие показатели рабочего давления;
• возможность выполнять регулирование температуры нагрева;
• возможность корректировать состав используемого теплового носителя.

В таких условиях предпочтение следует отдавать секционным или монолитным алюминиевым радиаторам, которые обеспечивают хорошую теплоотдачу, а также способны достаточно быстро прогревать помещение. Биметаллические батареи будут избыточными. Представленные сегодня на рынке отопительного оборудования модели различаются объёмом теплоносителя, показателями мощности, типом подключения к системе, габаритами, а также некоторыми другими параметрами.

К недостаткам использования можно отнести только незначительный риск протечки в местах резьбовых соединений, необходимость использовать теплоноситель с оптимальным уровнем кислотности, а также недостаточно хороший прогрев нижней части помещения, что обусловлено повышенной теплоотдачей. Нивелировать эти минусы позволит профессиональный монтаж, а также строгое соблюдение правил эксплуатации.

Какие батареи лучше для квартиры

Если автономная система обогрева может быть организована с применением более дешёвых алюминиевых радиаторов, то монтаж биметаллических батарей – оптимальное решение для  централизованного отопления в многоквартирных домах. Такие модели радиаторов рассчитаны на довольно высокие показатели рабочего и опрессовочного давления, что объясняется наличием высокопрочного стального сердечника.

При выборе отопительного оборудования для квартиры нужно учитывать некоторые основные факторы:

• габариты модели;
• вариант подключения;
• межосевое расстояние;
• уровень тепловой мощности;
• максимальные показатели давления;
• устойчивость к значительным гидроударам.

Наибольшее распространение сегодня получили секционные варианты биметаллических радиаторов. Такие модели могут монтироваться в любых условиях, отличаются простотой установки и вполне демократичной стоимостью.

Монолитные конструкции обладают улучшенными эксплуатационными характеристиками, предназначены для работы в условиях максимального давления теплового носителя, легко переносят мощные гидроудары, а также отличаются гарантированной долговечностью.

В системе отопления квартир рекомендуется использовать именно монолитные биметаллические радиаторы, которые защищены от протечек между отдельными блоками, оснащаются надёжным цельнолитым сердечником из стали без наличия стыковочных ниппелей.

Как определить, какая перед вами батарея?

Чтобы не перепутать алюминиевый и биметаллический радиаторы при покупке, необходимо выполнить визуальный осмотр места резьбового соединения секций. Для биметаллических конструкций характерно наличие резьбы в стальном элементе. Кроме прочего, вес таких моделей заметно больше, что обусловлено более тяжёлой стальной «начинкой» отопительного прибора.

Так же на торце биметаллических радиаторов можно заметить выпуклую стальную круглую трубу 15-20 мм диаметра. У алюминиевых батарей выпуклость имеет вытянутую форму.

Видео по теме

Читайте так же:

Какой радиатор отопления лучше — алюминиевый или биметаллический?

Эффективность системы отопления зависит от эксплуатационных характеристик используемых радиаторов, а характеристики – от применяемого материала. Для производства отопительных батарей используются сталь, чугун, сплавы алюминия и композиционный материал из 2 материалов – биметалл. Но чаще всего окончательный выбор делается между рекордсменами по популярности – алюминиевыми и биметаллическими батареями отопления.

Отличия в строении

Алюминиевые радиаторы производятся из сплавов алюминия и бывают 2 типов:

1. Секционные (экструзивные) – такие модели состоят из соединенных воедино секций. Для их соединения используются ниппели, а герметичность гарантируют прокладки. Иногда вместо разъемных соединений используется сварка. Количество секций подбирается под конкретное помещение. Недостатком секционных конструкций считается их чувствительность к скачкам давления в системе и гидроударам.
2. Литые – более дорогие приборы, отличающиеся надежностью и долговечностью. Они лишены стыков между секциями, поэтому вероятность протечки сводится к минимуму. Но из-за сложной технологии литья стоимость таких батарей – выше, чем секционных.

Биметаллические радиаторы отличаются сложной конструкцией из 2 материалов, чаще всего – из стали и алюминиевого сплава. Внутри у них находятся стальные трубки (сердечник) для циркуляции горячей жидкости, рассчитанные на большое давление и выносливые перед гидроударами. Иногда вместо стальных используются медные трубки, но цена в таком случае возрастает. Снаружи к сердечнику присоединяется корпус с ребрами из алюминия, обеспечивающими эффективную теплоотдачу.

Сравнительный анализ

Чтобы выяснить, что лучше, алюминиевый или биметаллический радиатор отопления, сравним их сильные и слабые качества.

	Плюсы	Минусы
Алюминий	Легковесность. Высокие значения теплопроводности и теплоотдачи. Малая тепловая инерция. Привлекательный вид.	Чувствительность к составу, кислотности и чистоте теплоносителя – при рН выше 7–8 стенки прибора истончаются, и он начинает протекать. Боязнь повышенного давления и гидроударов – имеет значение для объектов с центральным отоплением. При отсутствии жидкости в системе – необходимость использования запорной арматуры и клапана сброса газа.
Биметалл	Сочетание отличной теплопроводности и прочностных качеств. Коррозионная стойкость. Выносливость перед гидравлическими ударами, способность работать при давлении до 16–36 атм. и температуре до 90 °С и выше. Терпимость к свойствам теплоносителя. Незначительная тепловая инерция. Эстетичность.	Более высокая цена, но в ходе эксплуатации она окупается отличными рабочими характеристиками. Возможность коррозионного разрушения стальных труб при попадании в них воздуха. Риск засорения труб – из-за небольшого диаметра.

Остановимся подробнее на сравнении радиаторов по самым важным критериям.

Какая батарея дает больше тепла?

По степени теплоотдачи лидируют алюминиевые приборы. У них 1 секция может отдавать свыше 200 Вт тепла, причем 50/50% – путем излучения и конвекции. Увеличение теплоотдачи происходит благодаря ребрам на внутренней части секций. Дополнительный плюс – малая тепловая инерция и быстрый обогрев помещений. В частных домах эта особенность обеспечивает ощутимую экономию.

Биметаллические батареи из-за содержания стали по теплоотдаче уступают аналогичным моделям из алюминия, но максимум на 20%. У разных брендов и моделей теплоотдача от 1 секции различна. Способ передачи тепла у биметаллических устройств также сочетает конвекцию и излучение. По тепловой инерционности радиаторы отопления из алюминия и биметалла идентичны – комнаты прогреваются быстро.

Реакция с теплоносителем

Алюминий интенсивно участвует в химических процессах, поэтому созданное из него оборудование требовательно к составу теплоносителя. Наличие в воде абразивов и чужеродных включений приводит к коррозии стенок. Более того, при химическом взаимодействии образуется водород, повышая пожароопасность объекта. Поэтому из таких радиаторов нужно регулярно выпускать воздух.

В биметаллических батареях с циркулирующей жидкостью соприкасаются трубки из стали. Ее химическая активность – ниже, поэтому и требования к химическому составу и уровню рН жидкости не такие строгие. Более опасно для них наличие в воде кислорода или попадание внутрь воздуха при периодическом сливе системы. В таком случае сталь быстро ржавеет. Для защиты от коррозии производители покрывают стальные трубы особым покрытием или используют нержавейку, но она стоит дороже.

Особенности монтажа

Радиаторы обоих типов удобны в установке, т.к. они легковесны (особенно в сравнении с чугунными моделями). Для крепления не приходится задействовать мощные кронштейны. Установить такие приборы можно практически на любое основание, даже на гипсокартонную стену. Для установки радиаторов в помещении с пластиковыми трубами понадобятся только фасонные элементы и комплект ключей.

Но модели из биметалла немного тяжелее, поэтому при их монтаже используется больше креплений. А при монтаже алюминиевых батарей важно избежать контакта алюминия с переходниками и фитингами из меди, чтобы избежать коррозионных процессов с образованием водорода.

Сравнение по чувствительности к гидроударам

По значению рабочего давления и выдержке перед гидроударами выигрывают биметаллические радиаторы. Их стальные трубки рассчитаны на давление до 16–36 атм., не боятся скачков давления и гидроударов. Это свойство особенно важно при выборе оборудования для квартиры или другого объекта с центральным отоплением.

В частных домах и других зданиях с локальной теплосетью не возникает избыточного давления, поэтому терпимость радиаторов к его перепадам не столь важна. В таких случаях можно смело устанавливать алюминиевые батареи, у которых диапазон рабочего давления составляет от 6 до 16 атм., максимум до 25 атм. Но помните, что для многоэтажек и других зданий с центральным отоплением приборы из алюминия не подходят – при гидроударе они просто лопнут.

Ценовой вопрос

Если сравнить стоимость аналогичных моделей из алюминия и биметалла, последние окажутся примерно на 20–30% дороже. И гидравлическое сопротивление у биметаллических приборов выше. Поэтому при их использовании тратится больше энергии для перекачивания циркулирующей жидкости, в результате чего эксплуатационные затраты увеличиваются.

Срок службы

Благодаря оптимизированной конструкции, более долговечны биметаллические модели. При условии правильного выбора и корректной установки они способны прослужить 15–30 лет. Ресурс алюминиевых приборов отопления меньше – 10–25 лет. Реальный ресурс в каждом конкретном случае определяется условиями эксплуатации оборудования, в числе которых:

• значение и стабильность давления в системе;
• отсутствие гидравлических ударов;
• температура, рН теплоносителя и содержание в нем химических включений;
• сезонные сливы циркулирующей жидкости.

Выводы

Батареи из алюминия и биметалла во многом схожи – имеют стильный дизайн и небольшой вес, гармонично смотрятся в различных интерьерах, быстро греются и остывают, эффективно обогревают пространство посредством конвекции и излучения. Но они отличаются по устойчивости к коррозионному разрушению и скачкам давления, требовательности к качеству теплоносителя, цене и эксплуатационному ресурсу.

Какой радиатор отопления выбрать, биметаллический или алюминиевый, – зависит от нюансов его предстоящего использования:

1. Для автономной системы с собственным котлом и контролем качества теплоносителя, например, в частном доме – уместны радиаторы обоих типов. В экономическом плане в подобных условиях (небольшое давление, отсутствие гидроударов, чистота, низкая кислотность и стабильная температура воды) выгоднее устанавливать алюминиевые модели. Они дешевле, но имеют отличную теплоотдачу, легкий вес и привлекательный дизайн. При выборе между литыми и секционными моделями стоит отдать предпочтение приборам, созданным по технологии литья.
2. Для квартиры в многоэтажном доме или других помещений с центральным отоплением – покупайте исключительно биметалл! Алюминий не рассчитан на высокое или скачкообразное давление, гидроудары, рН выше 8, обильное содержание в циркулирующей воде абразивов и химических включений. В таких условиях он долго не выдержит, даже при высоком качестве продукции.

Предыдущая статья блога ClimBo.ru посвящена сказкам и мифам о чистой воде.

Какие батареи лучше алюминиевые или биметаллические

Какие радиаторы лучше алюминиевые или биметаллические

Отопительное оборудование изготавливается производителями из разнообразных технологичных изделий. У каждого рано или поздно возникает необходимость замены радиаторов, особенно в период завершения отопительного сезона. Продукция представлена в огромном ассортименте и по визуальному ряду, и по техническим характеристикам. Наибольшим спросом пользуются два основных варианта: биметаллические и алюминиевые, структура которых во многом похожа, но имеет ряд различий. Многих людей при выборе интересует, какие лучше радиаторы биметаллические или алюминиевые и чем они отличаются друг от друга. В этом и мы попробуем разобраться.

Для того, чтобы сделать правильный выбор, необходимо узнать, какое рабочее давление теплоносителя в системе отопления дома, поскольку оба варианта предполагают установку под различные параметры. Каждый из них рассчитан на допустимое количество атмосфер и выдерживает определенные температуры. Для этого предварительно изучаются сравнительные характеристики. Специалисты утверждают, что биметаллический лучше использовать в больших зданиях с центральным отоплением, а для малоэтажных строений подходит алюминиевый. Но часто многие дачники ограничиваются бюджетными способами, и если в доме не предполагается экстремального повышения температур, не изменяется давление, то выбирают тот вариант, который стоит дешевле.

Эксперты точно знают, какие радиаторы отопления лучше — алюминиевые или биметаллические — видео:

Реакция на качество теплоносителя

В качестве основного теплоносителя в домах любой площади и этажности выступает вода. Для алюминиевых радиаторов опасна не столько она, сколько входящие в е состав примеси, поскольку они провоцируют развитие коррозийных процесс и накапливание известковых отложений. Для алюминиевых радиаторов особенно критично показателя рН более 8 8 единиц.

Алюминий способен выделять химический элемент — водород, что чревато вырыванием пробок и кранов. Во избежание таких проблем необходимо периодически стравливать воздух из батареи.

В биометаллическом устройстве стальные трубы менее прихотливы к протекающей воде. Поэтому подверженность к коррозии отличается меньшим значением. Но нельзя, чтобы в воду попадал кислород, так как это также катализирует образование ржавчины. Преимущество состоит в высокой теплоотдаче. Отмечено, что секция дает 200 ватт тепловой энергии, одна часть которой поступает конвекцией, вторая — излучением. Внутренние ребра способствуют высокой отдаче тепла, что несравнимо с другими типами.

Биметаллические радиаторы подходят для частных домов, где есть возможность регулировать периоды включения/отключения отопления. Комната прогревается буквально в течение 10 минут.

В биметаллических радиаторах тепло отдается от секций. Стальной сердечник снижает общую теплоотдачу, поэтому она ниже. Тепловая инерция также не большая.

Сравнительные преимущества

Чтобы определиться с вопросом, какие лучше радиаторы -биметаллические или алюминиевые, многие потребители обращаются за консультацией к профессионалам, при этом изучая подробные отличительные признаки.

Так, например, оборудование из алюминия отличается более стильным аккуратным видом. Такие радиаторы состоят из нескольких секций, соединенных ниппелями. Конструкция производится методом прессования секции из алюминиевого сплава с кремниевой добавкой с высоким давлением.

Различаются между собой по способу изготовления, как:

• литые,
• отдельные секции,
• секционные (экструзионные), соединенные болтами.

В последнем варианте производится герметизация силиконом или другими материалами. Расположение ребер с внутренней стороны дает увеличение площади отдаваемого тепла до 0,5 м². Надежность определяется также производителем.

Экструзионный способ отмечается невысоким качеством, дешевыми и легкими на выпуске изделиями. Более долговечными считается литая конструкция.

Изготовление биметаллического радиатора осуществляется с использованием двух типов металла – алюминия и стали. Алюминиевый сплав применяется для реберного корпуса. Прочная сталь и изящный алюминий сочетают в себе высокую надежность.

Сердечник (внутренняя часть), по которому протекает горячая вода, изготавливается из меди или стали. С внешней стороны представляет плоскую панель, внутри — оребрение. Диаметр трубы отличается меньшим размером, что способствует скорому засорению. Дизайн, внешний вид, компактные размеры обладают эстетичностью, удовлетворяя изысканные вкусы потребителя. Все стальные компоненты расположены внутри конструкции.

Общие характеристики и недостатки

Алюминиевые

Алюминиевые элементы характеризуются по показателям давления, температуры, показателю теплоотдачи. Современное алюминиевое оборудование переносит давление 6-20 атм. что применяется в стандартных квартирах и загородных домах. Выдерживает температурный нагрев до 130 градусов. Максимально быстрый обогрев комнаты за счет высокой теплоотдачи. Возможность устанавливать в различных помещениях, благодаря эстетичному дизайну.

К недостаткам можно отнести проблематичную установку вследствие гидроударов в системе многоквартирного строения. Но изготовители выпускают более дорогие усиленные модели, которые переносят, в том числе, сильные напоры воды. Медные фитинги и алюминий при химической реакции создают внутри газообразования, которые убираются специально установленными автоматическими отводчиками воздуха. Между секциями может возникнуть течь в промежутках. Отличается слабой антикоррозийной устойчивостью.

Биметаллические

Синтетические свойства стали и алюминия совместила в себе биометаллическая конструкция, которая определяется по показателям давления, коррозии, теплоотдачи, дизайнерскому решению. Более 90 атмосфер давления разрыва выдерживает конструкция, а сердцевина способна выдерживать в теплоносителе от 20 до 40 атмосфер рабочего давления. За счет алюминиевого покрытия достигается теплоотдача (170-190 Вт). Также благодаря стали (а в некоторых моделях сердцевина изготовлена из нержавеющей стали) они обладают высокими антикоррозийными показателями и долговечны. Изысканный дизайн и разнообразие в некоторых моделях способны удовлетворить самого требовательного потребителя. Оборудование может прослужить более 20-ти лет, сохраняя эстетические, технические показатели.

К недостаткам можно отнести:

• более низкий объем теплоносителя, что может привести к аварийной ситуации при экономии средств работы котельного оборудования;
• при отключении отопления мгновенно остывает воздух в помещении;
• высокая стоимость.

Важно отметить, что существуют разновидности данного типа оборудования в зависимости от материала изготовления. Трубы из стали стоят дешевле, чем из меди. Использование с медными трубами конструкций возможно в отопительных устройствах с медными элементами. Между собой они подразделяются на монолитные и секционные. В монолитной внутренняя труба имеет фиксированную длину, выдерживает до 100 атм.

Самыми популярными считаются секционные. Основное преимущество их в том, что секции всегда можно снять, регулируя мощность. Они подходят для частного дома и квартиры. Вода для нагрева в них проходит меньшее количество раз, чем в других конструкциях.

Заключение, отзывы, советы

Исходя из данной информации, следует определиться в первую очередь с индивидуальными характеристиками, при этом уделить внимание особенностям монтажа. Рассмотренная продукция комфортна в установке. Их вес выдерживает даже гипсокартон. Монтаж с пластиковыми трубами проводится с набором ключей, фасонных инструментов. Биметаллические не подвержены деформированию, чем отличаются от мягкого алюминия. Также они считаются более прочными, долговечными, способными выдержать высокое давление. Различие металлов может создавать реакции, вызывая газообразование, как и в другом типе.

В алюминиевых радиаторах теплопроводность выше, цена ниже, вес меньше. Их предпочтительно устанавливать в частном доме, где работает котел с постоянным небольшим напором и отсутствием скачков давления. При этом вода чище, без примесей с постоянно стабильной температурой. Такие батареи будут работать качественно продолжительное время. Большинство современных производителей оборудования, в том числе и отечественные уделяют внимание качественному составу и уровню загрязнения воды в отоплении.

Особого внимания заслуживает качество герметичности, которое обеспечивается надежными прокладками и отсутствием карманов, где не скапливаются газы и шлам, что провоцирует развитие коррозии.

Какие радиаторы отопления лучше алюминиевые или биметаллические

Вот и закончился с горем пополам отопительный сезон, после которого вопрос о смене батарей встал на первый план. Прохудившиеся древние чугунные радиаторы пора отправлять на заслуженный отдых, поставив вместо них что-нибудь более современное. Частные застройщики, при монтаже отопления, тоже зачастую не могут определиться с видом радиаторов. Наслушавшись продавцов в магазинах, расхваливающих самые популярные модели, несведущий покупатель бывает в растерянности. И какие радиаторы лучше — алюминиевые или биметаллические, он так и не представляет. Быть может, взглянем на этот вопрос объективно?

Приступим к сравнению биметаллических и алюминиевых радиаторов

Что из себя представляет каждый вид радиаторов

1. Алюминиевые радиаторы, аккуратные и стильные, состоят из нескольких секций, соединенных ниппелями. Прокладки, имеющиеся между секциями, дают нужную герметичность. Ребра, расположенные с внутренней стороны, позволяют значительно увеличить площадь отдачи тепла до 0,5 метров квадратных. Изготавливают радиаторы двумя методами. Экструзионный метод дает дешевые и легкие изделия не самого высокого качества (в Европе таким методом не пользуются). Дороже, но долговечнее будут радиаторы, сделанные методом литья.

Один из видов алюминиевых радиаторов.

2. Биметаллические радиаторы делаются из двух различных металлов. Корпус, оснащенный ребрами, изготавливается из алюминиевого сплава. Внутри этого корпуса имеется сердечник из труб, по которым протекает теплоноситель (горячая вода из системы отопления). Эти трубы производятся либо из стали, либо из меди (причем последние у нас практически не встречаются). Диаметр их меньше, чем у алюминиевых моделей, поэтому больше вероятность засорения.

Внешний вид биметаллического радиатора весьма эстетичен, а дизайн удовлетворяет самые изысканные запросы. Все стальные его компоненты спрятанны в нутри.

Что даст больше тепла – биметалл или алюминий?

Если сравнить теплоотдачу, то алюминиевые батареи сразу вырвутся вперед. У них одна секция способна дать более 200 ватт тепловой энергии. Причем половина тепла отдается в виде излучения, а вторая половина – конвекционным способом. Благодаря ребрам, выступающим с внутренней стороны секций, отдача тепла еще возрастает. Так что в этом плане нет равных алюминию. Заметим, что у него еще и минимальная тепловая инерция. Включил батареи – и через 10 минут в комнате уже тепло. В частном доме это позволяет хорошо сэкономить.

Рассмотрим теперь биметаллические приборы. Отдача тепла от одной секции зависит от модели и от изготовителя. Она несколько ниже, чем у полностью алюминиевого радиатора. Ведь сердечник из стали способствует снижению общей теплоотдачи, которая может быть на одну пятую меньше, чем у алюминиевого радиатора таких же габаритов.

Что касается способа отдачи тепла, то он тоже включает в себя конвекцию и тепловое излучение. И тепловая инерция у них тоже небольшая.

О способности выдержать большое давление (особенно гидроудары)

Тут алюминий подкачал – цифры его рабочего давления не очень впечатляют. Всего лишь от 6 до 16 (некоторые модели до 20) атмосфер, чего может не хватить для выдерживания скачков давления в центральном отоплении. А от гидроудара и вовсе спасения не будет – лопнут батареи, словно пустые ореховые скорлупки, и будет в квартире большой горячий потоп. Поэтому не стоит рисковать – в многоэтажках не ставят алюминиевые радиаторы.

Биметаллические модели, имеющие внутри прочный стальной сердечник, к напору большого давления подготовлены вполне. От 20 до 40 атмосфер – это вполне неплохо. Даже если кран на насосной станции будет при аварии на трассе закрыт или открыт молниеносно они не повредятся. Именно биметаллические радиаторы наиболее надежны при нестабильном давлении в системе, когда вероятно возникновение гидроударов.

Данный параметр важен в том случае если вы выбираете радиаторы для квартиры с централизованной системой отопления. Если же вы выбираете данные радиаторы для частного дома, то этот параметр не является минусом для алюминиевых радиаторов, т. к. в локальной теплосети нет избыточного давления.

Что лучше биметаллические радиаторы или алюминиевые по отношению к теплоносителю

Алюминий с удовольствием вступает в различные химические реакции, поэтому для него вода в центральном отоплении – просто «клад». В ней ведь столько химических примесей содержится, что от стенок батареи скоро может ничего почти и не остаться – коррозия их съест. Как только рН протекающей в системе горячей воды превысит 8 единиц – жди беды. Но ведь при централизованном отоплении уследить за этим показателем невозможно. А еще в процессе химических реакций алюминий выделяет водород, что является пожароопасным. Поэтому непременно надо постоянно стравливать из таких батарей воздух.

Стальные трубы в середине биметаллического радиатора менее требовательны к качеству протекающей через них воды. Ведь сталь не так активна химически, как алюминиевые сплавы. Коррозия, конечно, и до нее добирается, но не так скоро. Кроме того, производители покрывают ее специальным защитным слоем. А иногда используют нержавеющую сталь, но это достаточно дорого. Но в любом случае биметаллический радиатор более защищен от слишком активного химически теплоносителя. Единственная опасность – попадание в эту воду кислорода. Вот тогда сталь начнет ржаветь, причем весьма быстро.

Максимальная температура теплоносителя – у каких радиаторов больше?

Вопрос закономерен – частенько наши батареи «горят огнем» так, что и не прикоснешься. Так вот, алюминий может выдерживать кипяток до 110 градусов – это средний показатель. Для биметаллических изделий этот показатель несколько больше – 130 градусов. Поэтому они здесь выигрывают.

А что надежнее, прочнее и долговечнее?

И вновь в лидеры вырываются радиаторы из двух металлов – ведь они соединяют в себе лучшие качества каждого из них. Служат такие приборы лет 15-20, не меньше (естественно, речь идет о качественном товаре надежных брендов). Алюминиевые их собратья, как правило, отличает вдвое меньший срок службы – до 10 лет.

Что проще монтировать?

Как алюминий, так и биметалл достаточно комфортны в установке, так как весят немного (по сравнению с тем же чугуном). Для их крепления не нужны особо мощные кронштейны – даже гипсокартон способен выдержать столь небольшой вес. Если трубы пластиковые, для монтажа нужен лишь набор ключей и фасонных элементов. Но всё же биметаллические батареи проще монтировать – ведь стальные трубы не могут подвергнуться деформации, в отличие от алюминия – мягкого металла.

Что дешевле, что дороже

Цена биметаллических радиаторов на одну пятую, а то и на одну треть выше, чем у приборов из алюминия. Это достаточно существенная разница. Именно по этой причине еще не столь широко распространены в наших квартирах изделия из биметалла – не каждому они доступны. Биметаллические приборы имеют более высокое гидравлическое сопротивление, чем алюминиевые. Поэтому энергии для того чтобы перекачать горячую воду, нужно больше. То есть выше стоимость эксплуатации.

И еще: где-то четыре пятых всех радиаторов этого типа привозятся к нам из Китая. Это, конечно, не значит, что каждый из них непременно плохой, но заставляет иной раз задуматься.

Какие радиаторы для каких систем более пригодны

1. Теперь, рассмотрев и сравнив основные характеристики радиаторов, можно и выводы сделать. Для начала выясним, какие радиаторы отопления лучше — алюминиевые или биметаллические — для квартиры в многоэтажном доме. В ней используется центральное отопление.

• Давление в системе может резко меняться, доходя до запредельных величин. Возможны гидроудары.
• Температура также не будет стабильной, иногда сильно меняясь в течение отопительного сезона и даже суток.
• Состав теплоносителя не отличается чистотой. В нем есть химические примеси, а также абразивные частички. Вряд ли можно говорить о рН, не превышающем 8 единиц.

Исходя из всего этого, можно об алюминиевых батареях забыть. Потому что погубит их система центрального отопления. Если электрохимическая коррозия не съест, то давление с температурой добьют. А гидроудар сделает последний, «контрольный выстрел». Поэтому, выбирая из двух типов радиаторов (алюминий или биметалл), останавливайтесь только на последнем.

2. Теперь рассмотрим систему отопления, установленную в частном доме. Хорошо работающий котел выдает постоянное небольшое давление, не превышающее 1,4 — 10 атмосфер, в зависимости от котла и системы. Скачков давления, а тем более гидроударов, не наблюдается. Температура воды также является стабильной, а ее чистота не вызывает сомнений. В ней не будет никаких химических примесей, а показатель рН всегда можно измерить.

Поэтому в такой автономной системе отопления можно и алюминиевые батареи поставить – эти приборы будут отлично работать. Обойдутся они недорого, теплоотдачу имеют прекрасную, дизайн их привлекателен. В магазинах можно подобрать батареи, сделанные в Европе. Предпочтительнее выбирать модели, изготовленные методом литья. Биметаллические батареи тоже подойдут тем, кто проживает в собственно доме. Если есть желание и достаточно средств, то можете поставить их.

Только помните, что на рынке много подделок. И если модель (неважно, алюминиевая или биметаллическая) отличается подозрительно низкой ценой, то уже можно насторожиться. Чтобы не попасть впросак, проверьте, чтобы и на каждой секции, и на упаковке (качественной и полноцветной) была маркировка изготовителя.

Видео: Установка алюминиевых и биметаллических радиаторов отопления

Какой радиатор лучше — алюминиевый или биметаллический?

Возникающая проблема с поддержанием температуры в квартире или загородном доме, на сегодняшний день, решается очень просто. Зачастую для ее решения используется система с использованием теплоносителя, подающейся на радиаторы, обогревающие помещение методом конвекции. От грамотного выбора радиаторов зависит очень много, именно поэтому, каждый, кто хочет купить радиатор должен знать все тонкости его выбора. Какой радиатор лучше алюминиевый или биметаллический?

Алюминиевый или биметаллический? Какой лучше?

Дать однозначный ответ на выше поставленный вопрос довольно сложно. Каждый вид радиатора имеет свои преимущества и свои недостатки, поэтому изначально необходимо рассмотреть каждый вид радиатора, а потом сравнить их между собой, собственно, чем мы и займёмся в данной статье.

Алюминиевые радиаторы

На сегодняшний день, более эффективными по отдачи тепла считаются алюминиевые радиаторы. Они начали свое существование довольно давно, где-то со средины 80-х годов прошлого тысячелетия и за этот промежуток времени показали все свои достоинства и недостатки.

Наиболее привлекательными для покупателей в данных радиаторах является их внешний вид и относительно небольшой вес.

Технические характеристики

В нынешнее время изготовление алюминиевых радиаторов осуществляется 2 способами:

1. Методом с использованием технологии экструзирования. Применятся использование профиля, выполненного из алюминия. При помощи пресса под определенным давлением из него формируют отдельные комплектующие радиаторов, которые в дальнейшем образуют секцию. Далее секции соединяют между собой, используя при этом разнообразные прокладки и уплотнители.
2. Методом литья. Производится цельная конструкция, без каких-либо соединений, что дает готовому изделию большую прочность и надежность.

• Важно!Покупая радиаторы, помните, что вторые, гораздо надежнее первых, но стоят на порядок дороже. Также они более простые в уходе и не требуют сервисного обслуживания.

Алюминий – довольно мягкий материал, быстро нагревающийся и хорошо отдающий тепло. Конструкционные особенности радиаторов из алюминия дают возможность передавать тепло двумя способами: панели посылают сильную тепловую волну, направляемую потоком воздуха к наивысшей точке помещения – потолку.

Каждая отдельно взятая секция радиатора из алюминия обладает тепловой мощью в 120 вт. Ее вес составляет около двух килограмм, глубина – 70-100 мм. Для того, чтобы заполнить ее полость, понадобится 400 мл теплоносителя. Прекрасно переносит температурный режим, вплоть до 90 градусов.

Разновидности алюминиевых радиаторов

Установленный алюминиевый радиатор

Совсем недавно алюминиевые секции использовались лишь при монтаже систем автономного отопления. Это, прежде всего, было связано с тем, что они были рассчитаны на европейские стандарты, рабочее давление которых равняется 6 атмосферам. На сегодняшний день в продаже имеются отопительные приборы усиленного варианта, имеющие возможность выдерживать давление в 16 атмосфер.

• Важно!Покупая радиаторы, обязательно учитывайте данный фактор, в противном случае их нужно будет менять, а замена производится не каждым продавцом.

Используемые схемы подключения – разные, но при всем этом, они имеют некие правила:

1. Выбирая одностороннее подключение, ни в коем случае не используйте большее количество секций, нежели прописано в предлагающихся бумагах.
2. В случае осуществления принудительной циркуляции теплоносителя и превышения количество используемых секций более 24 штук, подключение радиатора выполняется с двух сторон.
3. При вольной (естественной) циркуляции теплоносителя количество секций сокращается в два раза.

• Важно!Выполняя расчёт мощности, обязательно берите во внимание применяемую схему подключения, так, как она может иметь значительные отличия от той, которая указана производителем.

Плюсы алюминиевых радиаторов

Преимущества алюминиевых радиаторов следующие:

1. Высокий процент теплоотдачи при использовании минимального количества теплоносителя.
2. Батареи из алюминия очень хорошо проводят тепло, поэтому быстро нагреваются и остывают, что позволяет за 10-15 минут как прогреть комнату, так и сделать ее боле прохладной.
3. Приборы укомплектованы термоклапанами, которые позволяют производить регулировку подаваемого потока, тем самым регулировать температуру в помещении.
4. Уникальный дизайн, позволяющий с легкостью вписываться в любое помещение.
5. Возможность самостоятельного выбора количества необходимых секций за счет применения метода экструзирования.
6. Компактность изделий. Они намного меньше и легче чугунных батарей, что значительно облегчает процесс их установки.

Минусы алюминиевых радиаторов

К минусам относятся:

1. Алюминиевые радиаторы сборного происхождения укомплектованы уплотнителями из резины, которые довольно часто приносят много неприятностей в виде подтеканий. Поэтому, их запрещается использовать в системах, где вместо обычной горячей воды применяется всевозможные антифризы или химические растворы.
2. Слабое противодействие коррозии. Если вода довольно жестка и содержит большое количество железа, то в скором времени оно отложиться на внутренней поверхности прибора, в результате чего через некоторый промежуток времени батареи станут непригодными для эксплуатации.
3. Образование воздушных пробок. Обязательна установка крана Маевского, так, как будет возникать необходимость в стравливании воздуха.
4. Повышенное восприятие гидроударов особыми моделями. В случае резкого перепада давления, в системе герметичность прибора нарушается и начинается подтекание.

Биметаллические радиаторы

Какой радиатор лучше биметалл или алюминий? – довольно сложный вопрос, требующий прочтения следующей информации. Безусловно, алюминиевые радиаторы довольно хороши, но они малопригодны к использованию в системах отопления времен СССР, которыми на сегодняшний день оснащено большинство жилых домов. Алюминий плохо входит в контакт с иными металлами, а изготавливаемые из него изделия имеют повышенную чувствительность к воде. Также, для их использования нужна надежная система, без разнообразных прыжков давления. Все вышеперечисленные параметры могут быть выдержаны лишь в автономных отопительных системах.

Сталь – довольно крепкий материал, способный выдержать любое давление и оказывать противодействие добавкам и примесям, находящимся в теплоносителе.

Что же касается биметаллических радиаторов, то они не имеют ни одного из вышеперечисленного недостатка, так, как они состоят из стальных труб, укрытыми алюминиевыми пластинами.

Процесс изготовления биметаллического радиатора довольно трудоемкий и сложный. Для его производства применяется литье под давлением.

Радиаторы данного вида имеют высокую прочность, позволяющую спокойно работать при давлении в 10 атмосфер и высокий порог химической стойкости. Они прекрасно входят в любой интерьер, более легкие, нежели чугунные аналоги и более простые в монтаже. Если сравнить алюминиевые батареи и биметаллические радиаторы по их мощности, то второй значительно сильнее. Мощность одной биметаллической секции колеблется в пределах — 170-190 Вт. Температурный максимум, который может выдержать описываемая система, составляет 100 градусов. В том случае, если сердцевина изготовлена из нержавейки, противодействие коррозийным процессам возрастает в десятки раз.

• Важно!Не переусердствуйте при расчётах необходимого количества секций, так, как жарко – это тоже плохо. Повышенная температура в помещении будет требовать частых проветриваний, которые могут негативно сказаться на здоровье его жильцов. Пусть лучше будет немного прохладней, нежели жарко

Плюсы биметаллических радиаторов

Биметаллические радиаторы имеют ряд плюсов. Рассмотрим их:

1. Довольно большой срок службы, достигающийся путем качественной сборки и совмещения разных материалов. Благодаря этому, срок их эксплуатации составляет 20-25 лет.
2. Высокий прочностной предел. Данный показатель достигается за счёт использования стальной сердцевины, оказывающей сопротивление высокому давлению в системе и не поддающейся воздействию гидравлических ударов (перепадов давления).
3. Высокий уровень теплоотдачи. Внешний корпус радиатора изготовлен из алюминия, что позволяет довольно быстро прогреть комнату
4. Противодействие коррозии. Находящаяся в системе жидкость осуществляет контакт только со сталью. Такого рода радиаторы не подвергаются коррозийным процессам, что очень важно при их использовании в центральных системах.
5. Быстрый отклик на команды, подаваемые термостатом. Благодаря тому, что биметаллические радиаторы имею гораздо меньший объём теплоносителя, нежели иные радиаторы, реакция на подаваемые термостатом команды просто молниеносна, что значительно повышает комфортабельность его использования.
6. Хороший внешний вид. Алюминий отлично поддается литью, что дает возможность изготовить радиатор, подходящий для любого дизайна помещения. Разбивка радиатора на совершенно равные секции позволяет подобрать необходимую мощность, а также высоту и ширину монтируемого оборудования.

Минусы биметаллических радиаторов

К недостаткам относятся:

1. Довольно высокая цена по сравнению с иными аналогами. Стоит отметить, что такие радиаторы прослужат довольно долго и их бесперебойность работы, и качество целиком и полностью покрывают эти затраты.
2. Данный недостаток относится лишь к наиболее дешевым моделям, не защищенным от воздействия ржавчины и коррозионных процессов. Именно поэтому, если вы колеблетесь между обычными дешёвыми традиционными радиаторами и биметаллическими, то конечно лучше выберите последние.

• Важно! Покупая радиатор, не тянитесь за деньгами, дабы потом не пришлось менять всю систему целиком, что вынудит вас потратить на порядок больше денег, нежели нужно доплатить изначально.

Приведённый выше анализ всех характеристик вышеуказанных вариантов позволяет составить общее представление о особенностях использования этих приборов. Для того, чтобы разобраться какой радиатор отопления лучше, алюминиевые или биметаллические сделаем их сравнение:

1. Алюминиевый радиатор имеет высокую тепловую мощность, что нельзя сказать о биметаллической батарее. Максимальный показатель рабочего давления радиатора составляет 16 атмосфер, батареи – 20 атмосфер. Опрессовочное давление биметалла – 45 атмосфер, алюминия – 24 атмосферы. Стойкость к коррозии одинакова в обоих материалах.
2. Поперечное сечение биметаллических устройств уже, чем у подводящих трубах, а у алюминиевых – довольно больше.
3. Гарантийный срок использования в обоих приборах примерно одинаков и составляет 20-25 лет.
4. Оба варианта имеют возможность проведения самостоятельного монтажа.
5. Биметаллические радиаторы имеют большую стоимость, нежели алюминиевые.

Сравнительная таблица радиаторов

Беря во внимание всю написанную выше информацию, довольно сложно сказать какой радиатор хуже, а какой лучше. Внешне они довольно похожи и оба эффективно обогревают помещение. Поэтому, выбирая обогревательные элементы, необходимо отталкиваться от того, в какой системе будет проводиться их эксплуатация. Для автономных систем наиболее подходящими будут легкие алюминиевые радиаторы. Они всегда имеют стабильное рабочее давление, которое можно контролировать.

В случае, если вам необходимы радиаторы для частного дома или квартиры с использованием центрального отопления, следует выбирать биметаллические батареи. Они с легкостью выдержат имеющиеся в сети скачки давления и резкое повышение температуры теплоносителя системы.

Посмотрите короткое видео про выбор типа радиатора отопления:

Источники: http://www.portaltepla.ru/radiatori-otopleniya/kakie-luchshe-radiatori-bimetallicheskie-ili-aluminievie/, http://srbu.ru/otoplenie/123-kakie-radiatory-luchshe-alyuminievye-ili-bimetallicheskie.html, http://prokommunikacii.ru/otoplenie/radiatory/kakojj-radiator-luchshe-alyuminievyjj-ili-bimetallicheskijj.html

Какой радиатор лучше алюминиевый или биметаллический

Очень часто старые батареи теряют свои свойства, и не отдают тепло полностью, поэтому их необходимо поменять на новые. Производители изготавливают самые разные оборудования для отопления. Например, радиаторы могут быть разных технических характеристик и металлов.

Из-за такого разнообразия у хозяев всплывает следующий вопрос: какие радиаторы отопления лучше алюминиевые или биметаллические? Для того чтобы разобраться в этом вопросе следует знать особенности и характеристики данных устройств.

Технические характеристики алюминиевого радиатора

Считается, что радиаторы, изготовленные из этого металла, являются очень эффективными. Их часто используют для обогрева помещений, и за срок своего существования они хорошо себя зарекомендовали и показали свои достоинства и недостатки. Многих привлекает дизайн батарей и их внешний вид. Еще одно преимущество – это небольшой вес. Также есть другие преимущества алюминиевых батарей. Для того чтобы их увидеть следует обратить внимание на метод изготовления и особенности установки. Изготовление данных радиаторов происходит двумя технологиями:

1. Экструзивный метод.
2. Литейная технология.

При изготовлении первым методом, применяется алюминиевый профиль. При помощи пресса из алюминиевого профиля формируют отдельные элементы, которые впоследствии свариваются друг с другом и образуют целые секции. Далее готовые секции объединяют между собой, а для герметичности применяют прокладки и очень качественные утеплители.

Во втором случае создается монолитная конструкция, которая не имеет соединений, благодаря этому изделие обладает высокой прочностью. Если соблюдаются все технологические процессы производства, получается очень надежное изделие.

Алюминий является металлом, который очень быстро нагревается. Особая конструкция данной батареи отдает тепло в помещение следующим образом: тепло, которое исходит от батарей перемещается к потолку благодаря конвекционным воздушным потокам.

Тепловая мощность каждой одной секции имеет 120 Вт. Глубина секции бывает от 70 до 110 мм, а вес в районе 2 кг. Для заполнения одной секции теплоносителем понадобится 0,4 л. Максимальная температура, при которой радиатор нормально работает – 90 градусов.

Достоинства алюминиевых радиаторов

Достаточно много преимуществ имеют радиаторы, изготовленные из данного металла, вот некоторые из них:

• топливо экономится до 35%, при этом теплоотдача высокая, а количество теплоносителя минимальное;
• в комплект к батарее входит термоклапан, который применяется для регулирования подачи жидкости и регулировки нужной или заданной температуры. Благодаря такому клапану достигается экономия топлива;
• также данные батареи очень быстро нагреваются, однако и остывают моментально. Все же благодаря быстрому нагреву температура в помещении достигает нужной отметки всего за 15 минут. Аналогичное время понадобится и для остывания помещения после отключения отопления;
• нельзя не упомянуть о дизайне и оригинальном виде радиатора, изготовленного из алюминия. Он идеально подойдет для жилых помещений и для офисов. Если изготовлены радиаторы экструзивным методом, это позволит потребителю самостоятельно добавлять необходимое количество секций. В случае изготовления методом литья есть возможность делать радиаторы под индивидуальные требования пользователя;
• батареи, сделанные с данного металла, имеют компактные габаритные размеры, поэтому для их монтажа необходимо сравнительно немного места. Так как вес данной батареи невелик, то и устанавливать ее легко и крепится она на любые стены.

Не так давно алюминиевые секции стали использовать только при установке автономного отопления по причине рабочего давления, которое имеет всего 6 атмосфер.

Недостатки алюминиевых радиаторов

Несмотря на много положительных сторон алюминиевых батарей, есть несколько недостатков, которые обязательно важно учитывать при выборе подобных изделий.

При сборке радиатора используют резиновые прокладки, которые быстро изнашиваются, а это приводит к опасным ситуациям. Поэтому данные модели радиатора не применяют в тех местах, где теплоносителем является химическое вещество, например, антифриз.

Еще один минус алюминия заключается в том, что он подвержен коррозии. Если вода, которая применяется для обогрева некачественна, то она может повредить тонкую защитную пленку, которая находится внутри радиатора. Тогда прибор очень быстро выйдет из строя.

Для приборов обязательно вкручивается кран Маевского, потому, что они очень часто завоздушиваются.

Еще один недостаток – это чувствительность к гидроударам. Например, если давление в системе резко поднимется, это нарушит герметичность прибора. Этот момент как раз является причиной, по которой данный прибор не устанавливается в помещениях с центральным отоплением. Однако если радиаторы изготовлены литейным методом, то их применение допускается.

Технические характеристики биметаллических батарей

Несмотря на то что батареи из алюминия достаточно хороши, применять их в центральной отопительной системе не рекомендуется. Потому что в такой отопительной системе могут быть сильные скачки давления, а батареи, изготовленные из данного материала способны работать только при стабильной работе системы. Также этот металл не контактирует с разными другими металлами. Поэтому для нормальной работы прибора потребуется только хорошая вода. Данные потребности можно удовлетворить только при автономном отоплении, и то не во всех случаях.

Для того чтобы понять какой радиатор лучше алюминиевый или биметаллический, следует проанализировать, какие особенности имеет второй тип батарей. Биметаллические радиаторы не имеют таких слабых сторон, как алюминиевые. Это благодаря тому, что в конструкции биметаллических радиаторов стоят стальные трубы, поверх которых надеты алюминиевые батареи. Благодаря стальным трубам радиатор становится прочным, абсолютно не реагирует на качество теплоносителя и отлично справляется с перепадами давления. А высокая теплопроводность достигается благодаря алюминиевым ребрам, такое сочетание способствует использовать преимущества обоих металлов, и при этом свести к минимуму их недостатки.

Процесс изготовления батареи из биметалла достаточно сложный. Для хорошего взаимодействия двух разных металлов необходимо применять технологию производства литья под давлением. Из-за высокой химической стойкости биметаллических батарей увеличивается выдерживание давления до 10 атмосфер – это значительно больше, чем у алюминиевых радиаторов. Данный прибор лучше давно-известных чугунных радиаторов, ведь их установка намного проще, и они подойдут к любому интерьеру.

По сравнению с алюминиевым радиатором мощность биметаллического намного выше. Одна секция, изготовленная из биметалла, имеет мощность 170-190 Вт. Максимальная температура нагрева составляет 100 градусов. При изготовлении внутренней сердцевины из нержавеющего металла устойчивость к появлению коррозии увеличивается в разы.

Минусы биметаллических батарей

Несмотря на множество преимуществ данного вида радиаторов, есть и определенные недостатки:

• из-за небольших размеров секции, а также продуктивной тепловой инертности, радиаторы из данного металла быстро охлаждаются после отключения отопления;
• в случае взаимодействия стали с какими-то другими металлами, зачастую появляются вялотекущие реакции, и благодаря им внутри батареи образовывается газ. Если воздушный клапан отсутствует, может произойти разрыв радиатора;
• биметаллическая батарея является дорогостоящим прибором.

Область использования

Так как алюминиевые батареи не обладают высокой стойкостью, то применяют их в основном в одноэтажных домах или квартирах с автономным отоплением. Однако если необходимо создать замкнутую систему отопления, где давление будет высокое, то оптимально подойдут биметаллические батареи, ведь они устойчивы к гидроударам и высокому давлению. Основное их применение в коммерческих или жилых помещениях и в многоэтажных домах.

Совет! В частном доме, в котором отопление с низким давлением, лучше всего использовать алюминиевые батареи, ведь они выдержат создаваемую нагрузку, а цена намного ниже, чем у биметаллических.

Сравнение алюминия и биметалла

Для того чтобы понять, что лучше алюминий или биметалл, следует провести сравнение этих двух металлов. Обычный покупатель не сможет по внешнему виду правильно определить металл, из которого сделан данный радиатор. Ведь оба вида радиаторов выглядят одинаково как по форме, так и с точки зрения покраски. Зачастую они покрашены или цветной, или белой эмалью. Сама поверхность может состоять с отдельных секций либо быть монолитной.

У биметаллической батареи тепловая мощность средняя, а у алюминиевых – высокая. В биметаллических приборах максимальное рабочее давление составляет 20 атмосфер, в то время как у алюминиевых всего 16. Минусом обоих устройств будет то, что они достаточно неустойчивы к появлению коррозии.

Максимальный гарантийный срок использования батарей составляет 25 лет. Цена биметаллических приборов гораздо выше алюминиевых.

Важно! Ремонт и обслуживание алюминиевых и биметаллических радиаторов можно производить самостоятельно.

Заключение

Исходя из рассмотренного, тяжело однозначно сказать какой радиатор лучше. Оба типа батарей достаточно хорошо обогревают помещения, поэтому, приобретая такое устройство, следует учитывать, где будет использоваться прибор и к какой системе он будет подключен.

Алюминиевые приборы имеют небольшой вес, однако рабочее давление должно быть стабильным, также данные батареи легко обслуживать. Рабочее давление должно быть невысоким, исходя из чего они идеально используются в системе автономного отопления. Еще одно большое преимущество — это то, что приобретение алюминиевых приборов обойдется однозначно дешевле. Если идет речь о центральной системе отопления, то тут оптимальным решением будет установка биметаллических батарей, ведь они легко выдерживают высокую температуру, а также скачки давления, они очень прочны и надежны.

Какие радиаторы лучше – алюминиевые или биметаллические

Часто после окончания отопительного сезона многие люди задумываются о смене радиаторов. Прохудившиеся старые чугунные радиаторы лучше отправить на заслуженный отдых, установив вместо них что-то более современное. При монтаже отопления частные застройщики тоже очень часто не могут выбрать вид радиаторов. Наслушавшись заявлений производителей и продавцов в магазинах, расхваливавших наиболее востребованные модели, неопытный покупатель приходит в растерянность. Он не представляет, какие радиаторы лучше – алюминиевые или биметаллические. Мы предлагаем рассмотреть этот вопрос объективно.

Содержание материала:

Начнем со сравнения алюминиевых и биметаллических радиаторов, чтобы понять, какие лучше. Ознакомимся с каждым из них более подробно.

• Алюминиевые радиаторы стильные и аккуратные, включают несколько секций, которые соединены ниппелями. Находящиеся между секциями прокладки предоставляют необходимую герметичность. Ребра, находящиеся с внутренней стороны, позволяют увеличить площадь отдачи тепла до 0,5 м². Такие радиаторы изготавливают двумя методами. Экструзионный метод дает легкие и дешевые изделия далеко не самого высокого качества (таким методом в Европе уже давно не пользуются). Долговечнее, но в то же время дороже будут батареи, сделанные методом литья.

• Биметаллические радиаторы производятся из двух разных металлов. Корпус, который оснащен ребрами, производится из алюминиевого сплава. Внутри него находится сердечник из труб, по которым протекает горячая вода (теплоноситель из системы отопления). Такие трубы производятся либо из меди, либо из стали (первые у нас почти не встречаются). Они имеют меньший диаметр по сравнению с алюминиевыми изделиями, поэтому вероятность их засорения большая.

Внешний вид биметаллического радиатора довольно эстетичен и удовлетворит даже самых требовательных покупателей. Все компоненты из стали спрятаны внутри.

Какие радиаторы лучше в плане тепла: алюминиевые или биметаллические?

Что касается показателя теплоотдачи, то в этом плане алюминиевые батареи имеют преимущества. Одна их секция может давать больше 200 Вт тепловой энергии. При этом половина тепла идет в виде излучения, а вторая – конвекционным способом.

Благодаря ребрам, которые выступают с внутренней стороны секций, отдача тепла будет увеличиваться. Поэтому равных алюминию в этом плане просто не существует. Стоит отметить, что он имеет минимальную тепловую инерцию. После включения батареи уже через 10 минут в помещении будет тепло. В собственном доме это позволяет неплохо сэкономить.

Теперь рассмотрим биметаллические приборы. Здесь отдача тепла от одной секции напрямую зависит от изготовителя и модели. Она будет несколько меньше, чем у алюминиевой модели радиатора. Все потому, что стальной сердечник снижает общую теплоотдачу, а она может быть на одну пятую меньше по сравнению с алюминиевым радиатором при одинаковых размерах.

Если говорить о способе отдачи тепла, то он тоже включает тепловое излучение и конвекцию тепла. И тепловая инерция у них будет тоже незначительной.

Теперь сравним способность выдерживать высокое давление, особенно гидроудары.

Здесь алюминий подкачал – показатели его рабочего давления оставляют желать лучшего. Такие батареи могут выдерживать от 6 до 16 атмосфер (некоторые модели до 20), чего может оказаться недостаточно для выдерживания перепадов давления в центральной системе отопления. А от гидроудара они и вовсе не спасут – лопнут, словно ореховые скорлупки, в результате чего в Вашем жилье образуется горячий потоп. По этой причине тем, кто проживает в многоэтажках, не стоит рисковать, устанавливая алюминиевые радиаторы отопления.

Биметаллические модели, внутри которых находится прочный стальной сердечник, подготовлены к большому напору давления. От 20 до 40 атмосфер – вполне достаточно. Даже в том случае, если кран на насосной станции в случае аварии будет закрыт, а потом молниеносно открыт, они не повредятся. Биметаллические радиаторы считаются самыми надежными в условиях нестабильного давления в системе, когда есть вероятность возникновения гидроударов.

Внимание! Такой показатель важен, только если Вы проживаете в многоэтажных домах, подключенных к централизованной системе отопления. Если же Вы планируете заменить радиаторы в частном доме, то такой показатель не считается минусом, поскольку в локальной теплосети не бывает избыточного давления.

Что лучше – биметаллические или алюминиевые радиаторы по отношению к теплоносителю

Алюминий хорошо вступает в разные химические реакции, поэтому вода в центральной системе отопления для него будет «кладом». В ней содержится столько химических примесей, что от стенок батареи в скором будущем может просто ничего не остаться – их съест коррозия. Как только pH горячей воды, протекающей в системе, будет превышать 8 единиц – ждите беды. Однако при централизованном отоплении нельзя уследить за этим показателем.

К тому же во время химической реакции выделяется водород, что достаточно пожароопасно. Поэтому обязательно нужно стравливать из этих батарей воздух.

Стальные трубы, находящиеся в середине биметаллического радиатора, не такие требовательные к качеству воды, протекающей через них. Ведь сталь в химическом плане не настолько активна, как сплавы алюминия. Безусловно, коррозия может добраться и до нее, но не так быстро. Более того, современные производители покрывают ее защитным слоем. В некоторых случаях они применяют такой металл, как нержавеющая сталь, но батареи в таком случае будут довольно дорогими.

Как бы там ни было, биметаллические радиаторы имеет лучшую защиту от активного химически теплоносителя. Единственная сложность – попадание кислорода в эту воду. Вот тогда сталь будет ржаветь, причем очень быстро.

У каких радиаторов выше максимальная температура теплоносителя?

Вопрос вполне закономерен, ведь наши батареи часто «горят огнем», и к ним невозможно прикоснуться. Алюминий способен выдерживать температуру до 110 градусов. Биметаллические изделия отличаются более высоким показателем – 130 градусов. Как видите, в этом плане они выигрывают.

А что прочнее, надежнее и долговечнее?

И по этому показателю преимущество получают радиаторы из двух металлов, так как они сочетают в себя лучшие характеристики каждого из них. Такие приборы служат 15-20 лет, не меньше (безусловно, это касается качественных товаров от известных брендов). Как правило, их алюминиевые собратья имеют в два раза меньший срок эксплуатации – до десяти лет.

Что проще устанавливать: алюминиевые или биметаллические радиаторы?

Алюминий и биметалл довольно комфортные в монтаже, поскольку весят немного (в отличие от чугунных батарей). Для их крепления не придется использовать мощные кронштейны – даже гипсокартон может выдержать их небольшой вес. В том случае, если Вы используете пластиковые трубы, для монтажа потребуется только набор фасонных элементов и набор ключей. Но все же проще устанавливать биметаллические батареи, так как стальные трубы не подвергаются деформации, в отличие от такого мягкого материала, как алюминий.

Стоимость алюминиевых и биметаллических радиаторов

Приборы из алюминия будут намного дешевле, чем биметаллические. Причем разница достаточно существенная. Поэтому изделия из биметалла не настолько широкого распространены в городских квартирах. Их позволить могут далеко не все. Они имеют более высокое гидравлическое сопротивление по сравнению с алюминиевыми. Поэтому энергии, чтобы перекачать горячую воду, понадобится больше. То есть стоимость эксплуатации окажется выше.

Внимание! Где-то четыре пятых всех батарей такого типа доставляют к нам из Китая. Но это не должно Вас настораживать, так как многие европейские производители переносят производство в Китай с целью удешевления продукции.

Какие радиаторы и для каких систем будут более подходящими

После того как Вы рассмотрели и сравнили главные характеристики радиаторов, можно прийти к некоторым выводам. В первую очередь определитесь, какие радиаторы отопления лучше (алюминиевые или биметаллические) для жилья в многоэтажке. В ней применяется центральное отопление, а значит:

• Давление в системе часто может меняться, достигая запредельных величин. Не исключены гидроудары.
• Нестабильная температура (она сильно меняется в течение не только отопительного сезона, но и времени суток).
• Состав воды не отличается чистотой. В ней присутствуют химические примеси и абразивные частички. Вряд ли можно говорить о pH, который не превышает 8 единиц.

Отталкиваясь от всего сказанного выше, наверное, Вы не захотите ставить в квартире батареи из алюминия, зная, что система центрального отопления может их погубить. Если не съест электрохимическая коррозия, то температура с давлением добьют. Ну а гидроудар сделает «контрольный выстрел». По этой причине, выбирая из таких типов радиаторов (биметалл или алюминий), рекомендуем остановиться именно на последнем.

Нельзя не рассмотреть и систему отопления, которая установлена в частном доме. Качественный котел выдает небольшое давление, которое не превышает 1,4-10 атмосфер, в зависимости от системы и котла. Скачков давления, включая гидроудары, быть не может. Что касается температуры воды, то она тоже стабильная, а ее чистота не вызывает никаких сомнений. В ней не будет химических примесей, а показатель pH можно изменить.

В этой автономной системе отопления можно смело использовать алюминиевые радиаторы – они будут прекрасно справляться со своей задачей. Стоимость их небольшая, теплоотдача – прекрасная, а внешний вид – привлекательный. В магазинах Вы легко найдете батареи от европейских производителей.

Отдавайте предпочтение тем моделям, которые были изготовлены методом литья. Также биметаллические батареи подойдут тем, кто живет в собственном доме. Если у Вас достаточно средств и есть желание, можете установить их.

Только не забывайте, что сегодня на рынке огромное количество подделок. И если модель (биметаллическая или алюминиевая) отличается откровенно заниженной стоимостью, то это должно Вас насторожить. Чтобы не попасть впросак, нужно проверить, чтобы на каждой упаковке и на каждой секции была маркировка изготовителя.

Возможно Вам будет также интерестно:

Какой радиатор лучше: Алюминий, сталь или биметалл

В наше время никого уже не удивить начинкой дома или квартиры по различным усовершенствованиям, декору и материалу. Но по-прежнему на первом месте в доме должно быть светло, тепло и уютно. В нашем варианте будем разбирать, то что делает наш дом теплым — радиаторы отопления. На сегоднешний день эти бытовые приборы представлены на нашем рынке в огромном количестве, качестве и форме. Какие радиаторы лучше подойдут в наш дом, может среди них есть лучшие? Что ж, давайте разберемся в этом вопросе…

Содержание:

• Радиаторы отопления советской эпохи
• Стоимость различных видов, марок радиаторов отопления
• Выбираем радиатор отопления 
• Схемы подключения радиаторов отопления, их варианты.

 

?Радиаторы отопления советской эпохи

 

Как выбрать нужный отопительный радиатор из такого выбора? Советские радиаторы отопления уже устаревают и не соответствуют всем нашим ожиданиям и это не только касается красоты. Рассмотрим все эти причины:

• Материал изготовления только чугун, у которого недостаточная теплопроводность. Чтобы нагреть батареи отопления в зимний период до 45 градусов, температура теплоносителя должна быть равная 60-70 градусам, что становится экономически невыгодным.
• Старые чугунные радиаторы отопления достаточно надежные, но уже начинают выходить из строя. А отсутствие внутреннего защитного покрытия потянет за собой и ваш газовый котел (происходит забивания теплообменника).
• Данные радиаторы имеют крайне неэстетичный внешний вид и не вписываются в современный интерьер, чего так не любят наши хозяйки. Поэтому их приходится прятать за плотными занавесками или специальными экранами.

Если вы согласны со всем вышеперечисленным или и без этого знали, значит пора задуматься о том, какие лучше купить радиаторы отопления. А какие вообще есть виды радиаторов?

 

Разновидности радиаторов в зависимости от материала их исполнения

Рынок отопительного оборудования предлагает широкий выбор радиаторов отопления. Не мудрено, что в таком разнообразии можно и запутаться. На данный момент есть четыре разновидности радиаторов по материалу с сборке. Которые мы с вами сейчас и рассмотрим. 

• Чугунные радиаторы отопления. Их производят и сейчас, в более усовершенствованном виде.

 

 

?Они имеют более стильный дизайн, чем стандартные чугунные радиаторы, и часто в комплекте с ними поставляются и защитные экраны.

 

Главный плюс такого радиатора состоит в его неприхотливости. Он не боится загрязненной среды, ржавой воды, бактерий и других неблагоприятных условий. Он прекрасно подойдет для дома любого типа, и самого маленького, и многоэтажного, а также для производственного помещения. Недостаток этого устройства заключается в его низкой теплопроводности.

• Алюминиевые радиаторы отопления выглядят очень стильно, над их видом регулярно работают дизайнеры. Такой радиатор можно выбрать обсолютно для любого интерьера. В отличие от чугуна, у алюминия прекрасная теплопроводность.

Но, конечно, есть и недостатки. Такие радиаторы являются очень чувствительными к условиям среды и теплоносителя. Поступающая загрязненная вода может навредить устройству. Такой радиатор подойдет не для каждого дома. В новые системы отопления ставятся такие батареи без каких-либо вопросов, в дома с уже функционирующей системой отопления необходимо делать провывку (очистку) системы от возможного мусора и ржавчины, конечно если у вас установлены железные трубы.

Они подходят для частных домов и коттеджей, где отсутствует избыточное давление и рабочее давление равно 1,5 — 3 атмосферы, которое имеет место на производстве и может привести к разрыву данных типов радиаторов.

Также не стоит забывать, что при непосредственно прямом контакте с водой алюминий вступает в реакцию. От этого предохраняет защитное покрытие (оксидная пленка), но ее может повредить грязная вода, и это уже не восстанавливается. Если говорить о том, какие алюминиевые радиаторы отопления лучше, то конечно стоит купить батареи отопления, в котором есть защитное внутреннее полимерное покрытие. Без такой защиты срок службы изделия значительно уменьшится, а с данной покрытием радиатор прослужит долгие годы. Так что если у вас новая система отопления или же вы промыли и почистили старую перед установкой новых радиаторов, то можете смело ставить аллюминиевые радиаторы отопления.

 

На сегодня купить алюминиевые радиаторы для отопления можно марок:

• Ferroli Ферроли (Польша)
• Nova Florida Нова Флорида (Италия)
• Fondital Фондиталь (Италия)
• Armatura Арматура (Польша)

 

Если рассматривать ценовой критерий радиаторов, то можно сказать, какие радиаторы отопления лучше — это панельные. Их стоимость на данный момент бывает у некоторых продавцов даже ниже, чем у аллюминиевых. Качество при этом будет на высшем уровне. Они неприхотливы и подходят для любого типа дома, обладают очень простой конструкцией и высокой теплоотдачей.

 

Какие самые лучшие радиаторы отопления? Панельные радиаторы — это изделия читаются премиум класса. Они имеют: 1) прекрасную теплопроводность, 2) долгий срок службы (до 25 лет), 3) приближенный к дизайнерскому вид радиаторов, 4) станут украшением любой комнаты.

 

На сегодня купить стальные радиаторы для отопления можно марок:

• Kermi Керми (Германия)
• Ferroli Ферроли (Польша)
• PekPan ПекПан (Турция)
• Purmo Пурмо (Турция)
• Buderus Будерус (Турция, Германия)

 

?

На сегодня купить стальные радиаторы для отопления можно марок:

• Royal Thermo Роял Термо (Италия)
• Termica Термика (Китай)

?

Сразу возникает вопрос: «Какие радиаторы отопления лучше?» — биметаллические или стальные. Решение можно принять по одному фактору — в биметаллических радиаторах объединены достоинства алюминиевых (хорошая теплоотдача и стойкость к избыточному давлению), а у стальных (длительный срок эксплуатации и неприхотливость к условиям среды).

 

Стоимость разных видов радиаторов отопления или как купить радиаторы для отопления

Попробуем выяснить, цены каких радиаторов отопления более справедливы.

По цене виды радиаторов делятся на три класса.

• Эконом-класс — представляют чугунные и алюминиевые модели. Они довольно дешевые, но имеют свои недостатки, при соблюдении которых данные батареи отопления прслужат вам долгий срок службы.
• Средний класс — стальные и биметаллические радиаторы. Они достаточно надежны и представлены в широком ассортименте, да и цена бывает ниже чем у чугунных и алюминиевых батарей.
• Премиум-класс — это изделия из нержавеющей стали, художественное литье из чугуна, а также некоторые биметаллические конструкции. Смысл установки радиаторов из нержаеющей стали мне кажется очень сомнителен, т.к. существуют аналоги данного качества в лице стальных радиаторов за меньшие финансовые средства.

 

?Выбираем радиатор отопления для загородного дома

 

Если вы уже определились с тем, какой вид радиатора отопления для вашего дома лучше и готовы отправиться купить радиатор для отопления, обратите, пожалуйста, внимание на следующие моменты:

— Длительность эксплуатации. В основном современные дома отапливаются при помощи водяного отопления, где теплоносителем, собственно, и выступает вода. Проходящая по трубам вода представляет собой довольно агрессивную среду. Она вредна для недорогих радиаторов из алюминия, особенно китайского производства, у которых отсутствует внутреннее напыление, либо напыление сомнительного качества. Батареи для отопления с внутренней полимерной защитой прослужат дольше. Коррозии подвержены и стальные радиаторы, но меньше, чем алюминиевые. Самые надежные — чугунные и некоторые биметаллические радиаторы.

— Количество атмосфер, которое выдерживают отопительные радиаторы. Нижняя граница этого показателя 7 атмосфер, а оптимальное значение — 15 атмосфер.

— Дизайн немаловажен для потребителей кто бы, что не говорил.. Предварительно подберите в интернете, какие радиаторы отопления лучше впишутся в ваш интерьер. Помните, что эффектный дизайн не должен быть в ущерб качеству!

 

Схемы подключения радиаторов отопления для частных домов

Мало купить батарею отопления, нужно ее еще и подключить так, чтобы его работа была наиболее эффективной. Так какое подключение радиаторов отопления лучше? Существуют три схемы подключения, рассмотрим кратко каждую из них.

 

1. Диагональная схема. Используется, если у батареи большое число секций (более 14). При этом обеспечивается наиболее эффективная отдача тепла и тепло равномерно распределяется по всей поверхности отопительной батареи. Питающая труба устанавливается в верхний патрубок с одной стороны, а отводящая — в нижний патрубок с другой стороны. Если вода будет подаваться снизу, то потери тепла могут увеличиться порядка на 10%.
2. Боковая или односторонняя схема (самая распространенная). В этом случае основную трубу монтируют в верхний патрубок, а отвод — в нижний. Теплоотдача на 2% меньше, чем у предыдущем. В случае подачи воды снизу вверх эффективность уменьшится еще приблизительно на 6-7%.
3. Нижняя схема подключения. Применяется при вмонтированной в пол системе отопления. Трубы монтируются вдоль плинтуса по стене. Теплоотдача на 7% ниже, чем в других схемах. Этот вариант является наиболее эстетичным, но менее эффективной.

Самый рациональный вариант установки знает специалист, поэтому перед монтажем в первую очередь нужно прислушаться к нему.

Отопительные батареи: биметаллические или алюминиевые?

В холодное время года отопление очень важно для любого жилого помещения. С развитием новых технических решений мы постепенно отказываемся от старых чугунных радиаторов, заменяя их современными — стальными или алюминиевыми. Что это за новинки в мире отопления, чем отличаются алюминиевые радиаторы от биметаллических и что лучше? Подробнее об этом.

Сравнение биметаллических и алюминиевых радиаторов

Между классическими батареями и радиаторами нового поколения очевидна разница.Это материал, из которого они сделаны. Давайте оценим достоинства и недостатки каждого из них, чтобы определить, что остается оптимальным — биметаллические или алюминиевые радиаторы.

Батарейки из алюминия очень легкие, но при этом прочные. Они отлично работают даже под высоким давлением. Еще один плюс алюминиевых радиаторов по сравнению со стальными и чугунными — их аккуратный внешний вид. Однако при всех достоинствах у этой конструкции есть и недостатки. Во-первых, алюминий подвержен окислению и в связи с этим не подходит для радиаторов отопления, где будет течь некачественный (в частности, сильно щелочной) теплоноситель.Во-вторых, такие аккумуляторы часто бывают засоренными и могут не выдерживать гидравлических ударов. Поэтому алюминиевые радиаторы, в отличие от стальных и биметаллических радиаторов, не рекомендуется устанавливать в квартирах с системой центрального отопления. В то же время есть качественные модели алюминиевых агрегатов (например, итальянского производства), которые имеют внутри защитный слой, предохраняющий от окисления. Они способны выдерживать высокое давление. Однако цена на них, как правило, намного выше, чем на обычные алюминиевые радиаторы.

Биметаллический радиатор — новейшее изобретение. Как следует из названия, в этой конструкции сразу два металла: снаружи алюминий, а изнутри поверхность аккумулятора покрыта высокопрочной сталью, предотвращающей окисление. Биметаллические радиаторы лучше всего приспособлены к условиям многоквартирных домов с центральным отоплением. Им не страшны ни гидроудары, ни щелочная охлаждающая жидкость. Из недостатков следует отметить, во-первых, возможность перегрева в местах плохих контактов, а во-вторых, потенциальный конфликт стал с алюминием.Надо сказать, что такие проблемы очень редки. Возникнуть они могут только при неграмотном монтаже или при покупке подделки из некачественных материалов. Также стоит отметить довольно высокую стоимость биметаллических радиаторов.

Итак, выбор за алюминиевыми или биметаллическими батареями отопления. Учтите, что процесс установки конструкций обоих типов довольно прост. Они состоят из наборных секций, которые легко собрать. Их количество зависит от площади отапливаемого помещения (1 секция рассчитывается в среднем на 2 м²).

Последние разработки для алюминиево-воздушных батарей

1.

Ассат, Г., Тараскон, Дж. М .: Фундаментальное понимание и практические проблемы анионной окислительно-восстановительной способности в литий-ионных батареях. Nat. Энергетика 3 , 373–386 (2018)

CAS Статья Google Scholar

2.

Эриксон, Э.М., Шиппер, Ф., Пенки, Т.Р. и др .: Обзор последних достижений и нерешенных проблем для катодов литий-ионных батарей II.Богатые литием, x Li ₂ MnO ₃ · (1 — x ) LiNi _a Co _b Mn _c O ₂ . J. Electrochem. Soc. 164 , A6220 – A6228 (2017)

Артикул CAS Google Scholar

3.

Нитта, Н., Ву, Ф., Ли, Дж. Т. и др.: Литий-ионные аккумуляторные материалы: настоящее и будущее. Матер. Сегодня 18 , 252–264 (2015)

CAS Статья Google Scholar

4.

Ли, М., Лу, Дж., Чен, З. и др .: 30 лет литий-ионных батарей. Adv. Матер. 30 , 1800561–1800584 (2018)

Артикул CAS Google Scholar

5.

Нури А., Эль-Кади М.Ф., Рахманифар М.С. и др.: На пути к установлению стандартных показателей производительности для батарей, суперконденсаторов и других компонентов. Chem. Soc. Ред. 48 , 1272–1341 (2019)

CAS PubMed Статья Google Scholar

6.

Li, Y., Lu, J .: Металло-воздушные батареи: станут ли они предпочтительным электрохимическим накопителем энергии в будущем? ACS Energy Lett. 26 , 1370–1377 (2017)

Артикул CAS Google Scholar

7.

Ченг, Ф., Чен, Дж .: Металло-воздушные батареи: от электрохимии восстановления кислорода до катодных катализаторов. Chem. Soc. Ред. 41 , 2172–2192 (2012)

CAS PubMed Статья Google Scholar

8.

Юнг, К.Н., Ким, Дж., Ямаути, Ю. и др.: Перезаряжаемые литий-воздушные батареи: перспектива разработки кислородных электродов. J. Mater. Chem. А 4 , 14050–14068 (2016)

CAS Статья Google Scholar

9.

Peng, G .: Перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи: многообещающий путь к экологически чистой энергии. J. Mater. Chem. A5 , 7635–7650 (2017)

Google Scholar

10.

Чжан Т., Чен Дж .: Магниево-воздушные батареи: от принципа к применению. Матер. Horiz. 1 , 196–206 (2014)

Артикул Google Scholar

11.

Парк И.Дж., Сеок Р.С., Ким Дж.Г .: Алюминиевый анод для алюминиево-воздушной батареи — часть II: влияние дополнительно на электрохимические характеристики сплава Al – Zn в щелочном растворе. J. Источники энергии 357 , 47–55 (2017)

CAS Статья Google Scholar

12.

Зегао, С .: Характеристики алюминиево-воздушных батарей на основе электродов из сплавов Al – Ga, Al – In и Al – Sn. J. Electrochem. Soc. 162 , A2116 – A2122 (2015)

Артикул CAS Google Scholar

13.

Мори, Р .: Алюминиево-воздушная аккумуляторная батарея с использованием различных материалов с воздушным катодом и подавлением образования побочных продуктов как на аноде, так и на воздушном катоде. ECS Trans. 80 , 377–393 (2017)

CAS Статья Google Scholar

14.

Xhanari, K., Finsgar, M .: Органические ингибиторы коррозии алюминия и его сплавов в хлоридных и щелочных растворах: обзор. Араб. J. Chem. 12 , 4646–4663 (2016)

Артикул CAS Google Scholar

15.

Заромб, С .: Использование и поведение алюминиевых анодов в щелочных первичных батареях. J. Electrochem. Soc. 109 , 1125–1130 (1962)

CAS Статья Google Scholar

16.

Bockstie, L., Trevethan, D., Zaromb, S .: Контроль коррозии алюминия в щелочных растворах. J. Electrochem. Soc. 110 , 267–271 (1963)

CAS Статья Google Scholar

17.

Пино, М., Херранц, Д., Чакон, Дж. И др.: Промышленные алюминиевые сплавы, обработанные углеродом, в качестве анодов для алюминиево-воздушных батарей в хлоридно-натриевом электролите. J. Источники энергии 326 , 296–302 (2016)

CAS Статья Google Scholar

18.

Бернар, Дж., Шатене, М., Далар, Ф .: Понимание поведения алюминия в водном щелочном растворе с использованием комбинированных методов: часть I. Исследование вращающегося кольца-диска. Электрохим. Acta 52 , 86–93 (2006)

CAS Статья Google Scholar

19.

Чо Й.Дж., Парк И.Дж., Ли Х.Дж. и др .: Алюминиевый анод для алюминиево-воздушной батареи — часть I: влияние чистоты алюминия. J. Источники энергии 277 , 370–378 (2015)

CAS Статья Google Scholar

20.

Школьников Е.И., Жук А.З., Власкин М.С. Алюминий как энергоноситель: технико-экономическое обоснование и обзор современных технологий. Обновить. Поддерживать. Energy Rev. 15 , 4611–4623 (2011)

CAS Статья Google Scholar

21.

Лю, Ю., Сан, К., Ли, В. и др.: Всесторонний обзор последних достижений в области алюминиево-воздушных батарей. Зеленая энергия окружающей среды. 2 , 246–277 (2017)

Статья Google Scholar

22.

Рю, Дж., Джанг, Х., Парк, Дж. И др.: Посевная реконструкция нанопластин манганата серебра в атомном масштабе для восстановления кислорода в высокоэнергетических батареях с алюминиевым потоком. Nat. Commun. 9 , 3715–3724 (2018)

PubMed PubMed Central Статья CAS Google Scholar

23.

Абедин С.З.Э., Эндрес Ф .: Электрохимическое поведение сплавов Al, Al – In и Al – Ga – In в хлоридных растворах, содержащих ионы цинка.J. Appl. Электрохим. 34 , 1071–1080 (2004)

Артикул Google Scholar

24.

Иган Д.Р., Леон П.Д., Вуд Р.Дж.К. и др.: Разработки электродных материалов и электролитов для алюминиево-воздушных батарей. J. Источники энергии 236 , 293–310 (2013)

CAS Статья Google Scholar

25.

Li, L., Manthiram, A .: Долговечные высоковольтные кислотные Zn – воздушные батареи.Adv. Energy Mater. 6 , 1502054 (2016)

Артикул CAS Google Scholar

26.

Shayeb, H.A.E., Wahab, F.M.A.E., Abedin, S.Z.E .: Электрохимическое поведение сплавов Al, Al – Sn, Al – Zn и Al – Zn – Sn в хлоридных растворах, содержащих ионы индия. J. Appl. Электрохим. 29 , 473–480 (1999)

Артикул Google Scholar

27.

Тан, Ю., Лу, Л., Роески, Х.В. и др .: Влияние цинка на алюминиевый анод алюминиево-воздушной батареи. J. Источники энергии 138 , 313–318 (2004)

CAS Статья Google Scholar

28.

Лю, З., Эль-Абедин, С.З., Эндрес, Ф .: Электрохимическое и спектроскопическое исследование координации Zn (II) и электроосаждения Zn в трех ионных жидкостях с трифторметилсульфонат-анионом, различными ионами имидазолия и их смесями с вода.Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 15945–15952 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

29.

Ван, X.Y., Ван, Дж. М., Ван, Q.L., и др .: Влияние полиэтиленгликоля (ПЭГ) в качестве добавки к электролиту на коррозионное поведение и электрохимические характеристики чистого алюминия в щелочном растворе цинката. Матер. Коррос. 62 , 1149–1152 (2011)

CAS Статья Google Scholar

30.

Лю, Дж., Ван, Д., Чжан, Д., и др .: Синергетические эффекты карбоксиметилцеллюлозы и ZnO в качестве добавок щелочного электролита для алюминиевых анодов с точки зрения использования алюминиево-воздушных батарей. J. Источники энергии 335 , 1–11 (2016)

CAS Статья Google Scholar

31.

Янг, С., Никл, К .: Проектирование и анализ системы аккумуляторных батарей алюминий / воздух для электромобилей. J. Источники энергии 112 , 162–173 (2002)

CAS Статья Google Scholar

32.

Эль-Хаддад, М.Н., Фуда, А.С.: Электроаналитические, квантовые и поверхностные исследования производных имидазола в качестве ингибиторов коррозии алюминия в кислых средах. J. Mol. Liq. 209 , 480–486 (2015)

CAS Статья Google Scholar

33.

Ван, Д., Чжан, Д., Ли, К. и др .: Характеристики анода из сплава AA5052 в щелочном этиленгликолевом электролите с добавками дикарбоновых кислот для алюминиево-воздушных батарей.J. Источники энергии 297 , 464–471 (2015)

CAS Статья Google Scholar

34.

Мадрам А.Р., Шокри Ф., Совизи М.Р. и др .: Ароматические карбоновые кислоты как ингибиторы коррозии алюминия в щелочном растворе. Порт. Электрохим. Acta 34 , 395–405 (2016)

CAS Статья Google Scholar

35.

Ван, Д., Ли, Х., Лю, Дж.и др.: Оценка анода из сплава AA5052 в щелочном электролите с органическими редкоземельными комплексными добавками для алюминиево-воздушных батарей. J. Источники энергии 293 , 484–491 (2015)

CAS Статья Google Scholar

36.

Ван, Дж., Ван, Дж., Шао, Х. и др .: Коррозия и электрохимическое поведение чистого алюминия в щелочных растворах метанола. J. Appl. Электрохим. 37 , 753–758 (2007)

CAS Статья Google Scholar

37.

Кан, Q.X., Ван, Ю., Чжан, X.Y .: Экспериментальное и теоретическое исследование оксида кальция и L-аспарагиновой кислоты как эффективного гибридного ингибитора для алюминиево-воздушных батарей. J. Alloys Compd. 774 , 1069–1080 (2019)

CAS Статья Google Scholar

38.

Хопкинс, Б.Дж., Хорн, Ю.С., Харт, Д.П .: Подавление коррозии в первичных алюминиево-воздушных батареях за счет вытеснения масла. Наука 362 , 658–661 (2018)

CAS PubMed Статья Google Scholar

39.

Мохтар, М., Зайнал, М., Майлан, Э.Х. и др .: Последние разработки в области материалов для алюминиево-воздушных батарей: обзор. J. Ind. Eng. Chem. 32 , 1–20 (2015)

CAS Статья Google Scholar

40.

Чжан, З., Цзо, К., Лю, З. и др .: Полностью твердотельные алюминиево-воздушные батареи с полимерным щелочно-гелевым электролитом. J. Источники энергии 251 , 470–0475 (2014)

CAS Статья Google Scholar

41.

Тан, М.Дж., Ли, Б., Чи, П. и др.: Автономный полимерный гелевый электролит на основе акриламида для гибких металл-воздушных батарей. J. Источники энергии 400 , 566–571 (2018)

CAS Статья Google Scholar

42.

Ма, Ю., Сумбоджа, А., Занг, В., и др .: Гибкая и пригодная для носки твердотельная алюмо-воздушная батарея на основе карбида железа, инкапсулированного в электропряденых пористых углеродных нановолокнах. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 11 , 1988–1995 (2019)

CAS PubMed Статья Google Scholar

43.

Ди Пальма, Т.М., Мильярдини, Ф., Капуто, Д. и др .: Щелочные гидрогели на основе ксантана и κ-каррагинана в качестве электролитов для алюминиево-воздушных батарей. Углеводы. Polym. 157 , 122–127 (2017)

PubMed Статья CAS Google Scholar

44.

Xu, Y., Zhao, Y., Ren, J., et al .: Полностью твердотельный алюминиево-воздушный аккумулятор в форме волокна с гибкостью, растяжимостью и высокими электрохимическими характеристиками. Энгью. Chem.Int. Эд. 55 , 7979–7982 (2016)

CAS Статья Google Scholar

45.

Мори, Р .: Полностью твердотельные перезаряжаемые алюминиево-воздушные батареи с электролитом на основе глубокого эвтектического растворителя и подавлением образования побочных продуктов. RSC Adv. 9 , 22220–22226 (2019)

CAS Статья Google Scholar

46.

Ma, J., Wen, J., Gao, J., et al.: Характеристики Al – 0.5Mg – 0.02Ga – 0.1Sn – 0.5Mn в качестве анода для алюминиево-воздушной батареи в растворах NaCl. J. Источники энергии 253 , 419–423 (2014)

CAS Статья Google Scholar

47.

Ма, Дж., Вен, Дж., Гао, Дж. И др .: Характеристики Al – 1Mg – 1Zn – 0,1Ga – 0,1Sn в качестве анода для алюминиево-воздушной батареи. Электрохим. Acta 129 , 69–75 (2014)

CAS Статья Google Scholar

48.

Пино М., Куадрадо К., Чакон Дж. И др.: Электрохимические характеристики промышленных электродов из алюминиевого сплава для алюминиево-воздушных батарей. J. Appl. Электрохим. 44 , 1371–1380 (2014)

CAS Статья Google Scholar

49.

Мутлу, Р.Н., Язычи, Б .: Алюминиевый анод с медным напылением для алюминиево-воздушной батареи. J. Solid State Electrochem. 23 , 529–541 (2019)

CAS Статья Google Scholar

50.

Доче, М.Л., Рамо, Дж. Дж., Дюран, Р. и др.: Электрохимическое поведение алюминия в концентрированных растворах NaOH. Коррос. Sci. 41 , 805–826 (1999)

CAS Статья Google Scholar

51.

Фан, Л., Лу, Х .: Влияние размера зерна на алюминиевые аноды для алюминиево-воздушных батарей в щелочных электролитах. J. Источники энергии 284 , 409–415 (2015)

CAS Статья Google Scholar

52.

Фан, Л., Лу, Х., Ленг, Дж .: Характеристики тонкоструктурированных алюминиевых анодов в нейтральных и щелочных электролитах для алюминиево-воздушных батарей. Электрохим. Acta 165 , 22–28 (2015)

CAS Статья Google Scholar

53.

Фан, Л., Лу, Х., Ленг, Дж. И др .: Влияние ориентации кристаллов на алюминиевые аноды алюминиево-воздушных батарей в щелочных электролитах. J. Источники энергии 299 , 66–69 (2015)

CAS Статья Google Scholar

54.

Shayeb, H.A.E., Wahab, F.M.A.E., Abedin, S.Z.E .: Электрохимическое поведение сплавов Al, Al – Sn, Al – Zn и Al – Zn – Sn в хлоридных растворах, содержащих ионы олова. Коррос. Sci. 43 , 655–669 (2001)

Артикул Google Scholar

55.

Саидман, С.Б., Бессон, Дж.Б .: Активация алюминия ионами индия в хлоридных растворах. Электрохим. Acta 42 , 413–420 (1997)

CAS Статья Google Scholar

56.

Wilhelmsen, W., Arnesen, T., Hasvold, Ø. И др .: Электрохимическое поведение сплавов Al – In в щелочных электролитах. Электрохим. Acta 36 , 79–85 (1991)

CAS Статья Google Scholar

57.

Смолько, И., Гудич, С., Кузманич, Н. и др .: Электрохимические свойства алюминиевых анодов для алюминиево-воздушных батарей с водным электролитом хлорида натрия. J. Appl. Электрохим. 42 , 969–977 (2012)

CAS Статья Google Scholar

58.

Jingling, M., Jiuba, W., Hongxi, Z., и др .: Электрохимические характеристики сплава Al – 0.5Mg – 0.1Sn – 0.02In в различных растворах для алюминиево-воздушной батареи. J. Источники энергии 293 , 592–598 (2015)

CAS Статья Google Scholar

59.

Ма, Дж., Вен, Дж., Рен, Ф. и др .: Электрохимические характеристики сплавов на основе Al-Mg-Sn в качестве анода для алюминиево-воздушной батареи. J. Electrochem. Soc. 163 , A1759 – A1764 (2016)

CAS Статья Google Scholar

60.

Пино, М., Чакен, Дж., Фатас, Э. и др.: Характеристики коммерческих алюминиевых сплавов в качестве анодов в алюминиево-воздушных батареях с гелевым электролитом. J. Источники энергии 299 , 195–201 (2015)

CAS Статья Google Scholar

61.

Сан, З., Лу, Х .: Характеристики Al-0.5In в качестве анода для алюминиево-воздушной батареи в ингибированных щелочных растворах. J. Electrochem. Soc. 162 , A1617 – A1623 (2015)

CAS Статья Google Scholar

62.

Мори, Р .: Новая структурированная вторичная батарея из алюминия и воздуха с керамическим ионно-алюминиевым проводником. RSC Adv. 3 , 11547–11551 (2013)

CAS Статья Google Scholar

63.

Мори, Р .: Новая алюминиево-воздушная вторичная батарея с долговременной стабильностью. RSC Adv. 4 , 1982–1987 (2014)

CAS Статья Google Scholar

64.

Мори, Р .: Новая алюминий-воздушная аккумуляторная батарея с Al ₂ O ₃ в качестве буфера для подавления накопления побочных продуктов непосредственно на алюминиевом аноде и воздушном катоде. RSC Adv. 4 , 30346–30351 (2014)

CAS Статья Google Scholar

65.

Мори, Р .: Добавление керамических барьеров к алюминиево-воздушным батареям для подавления образования побочных продуктов на электродах. J. Electrochem. Soc. 162 , A288 – A294 (2015)

CAS Статья Google Scholar

66.

Мори, Р.: Восстановление емкости алюминиево-воздушной батареи путем доливки соленой воды с изменением структуры ячеек. J. Appl. Электрохим. 45 , 821–829 (2015)

CAS Статья Google Scholar

67.

Мори, Р .: Полуперезаряжаемый алюминиево-воздушный аккумулятор с внутренним слоем TiO ₂ с простой соленой водой в качестве электролита. J. Electron. Матер. 45 , 3375–3382 (2016)

CAS Статья Google Scholar

68.

Ли Ю., Дай Х .: Последние достижения в области цинково-воздушных батарей. Chem. Soc. Ред. 43 , 5257–5275 (2014)

CAS PubMed Статья Google Scholar

69.

Гу, П., Чжэн, М., Чжао, К. и др.: Перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи: многообещающий путь к экологически чистой энергии. J. Mater. Chem. А 5 , 7651–7666 (2017)

CAS Статья Google Scholar

70.

Ван К., Пей П., Ван Ю. и др.: Усовершенствованная перезаряжаемая воздушно-цинковая батарея с оптимизацией параметров. Прил. Энергетика 225 , 848–856 (2018)

CAS Статья Google Scholar

71.

Куан, О., Хван, Х.Дж., Джи, Й. и др.: Прозрачные гибкие вторичные цинково-воздушные батареи с управляемыми пустотными ионными сепараторами. Sci. Отчет 9 , 3175–3183 (2019)

Статья CAS Google Scholar

72.

Ли, К.С., Сан, Ю.С., Геберт, Ф. и др.: Текущий прогресс в области перезаряжаемых магниево-воздушных батарей. Adv. Energy Mater. 7 , 1700869–1700879 (2017)

Артикул CAS Google Scholar

73.

Li, P.C., Chi, C.H., Lee, T.H., et al .: Синтез и характеристика воздушных катодов сажи / оксида марганца для цинково-воздушных батарей. J. Источники энергии 269 , 88–97 (2014)

CAS Статья Google Scholar

74.

Несториди, М., Плетчер, Д., Ван, С. и др.: Исследование алюминиевых анодов для алюминиево-воздушных батарей с высокой плотностью мощности с солевыми электролитами. J. Источники энергии 178 , 445–455 (2008)

CAS Статья Google Scholar

75.

Пу Т., Напольский Ф.С., Динцер Д. и др.: Двойная роль углерода в каталитических слоях перовскит / углеродных композитов для реакции электрокаталитического восстановления кислорода. Катал.Сегодня 189 , 83–92 (2012)

CAS Статья Google Scholar

76.

Ву, Г., Зеленай, П .: Наноструктурированные катализаторы на основе неблагородных металлов для реакции восстановления кислорода. В соотв. Chem. Res. 46 , 1878–1889 (2013)

CAS PubMed Статья Google Scholar

77.

Спенделов, Дж. С., Вецковски, А .: Электрокатализ восстановления кислорода и окисления малых спиртов в щелочной среде.Phys. Chem. Chem. Phys. 9 , 2654–2675 (2007)

CAS PubMed Статья Google Scholar

78.

Yejian, X., He, M., Shanshan, S., et al .: La _{1 — x} Ag _x MnO ₃ электрокатализатор с высокой каталитической активностью по отношению к кислороду реакция восстановления в алюминиевых воздушных батареях. RSC Adv. 7 , 5214–5221 (2017)

Артикул Google Scholar

79.

Леонард Н., Наллатамби В., Бартон С.К .: Углеродные подложки для катализаторов восстановления кислорода из неблагородных металлов. J. Electrochem. Soc. 160 , F788 – F792 (2013)

CAS Статья Google Scholar

80.

Ван, З.Л., Сюй, Д., Сюа, Дж. Дж. И др.: Кислородные электрокатализаторы в металл-воздушных батареях: от водных до неводных электролитов. Chem. Soc. Ред. 43 , 7746–7786 (2014)

CAS PubMed Статья Google Scholar

81.

Антолини, Э .: Палладий в катализе топливных элементов. Energy Environ. Sci. 2 , 915–931 (2009)

CAS Статья Google Scholar

82.

Jeong, Y.S .: Исследование каталитической активности наночастиц благородных металлов на восстановленном оксиде графена для реакций выделения кислорода в литий-воздушных батареях. Nano Lett. 15 , 4261–4268 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

83.

Донг, К., Ван, Д.: Катализаторы в металл-воздушных батареях. MRS Comm. 8 , 372–386 (2018)

CAS Статья Google Scholar

84.

Маркович, Н.М., Гастайгер, Х.А., Росс, П.Н.: Восстановление кислорода на монокристаллических поверхностях платины с низким показателем преломления в щелочном растворе: исследования Pt (hkl) вращающегося кольцевого диска. J. Phys. Chem. 100 , 6715–6721 (1996)

Артикул Google Scholar

85.

Нгуен, В.Л., Отаки, М., Нго, В.Н. и др .: Структура и морфология наночастиц платины с критическими новыми проблемами граней с низким и высоким показателем преломления. Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol. 3 , 025005–025008 (2012)

Артикул CAS Google Scholar

86.

Шао, М., Чанг, Q., Доделет, Дж. П. и др .: Последние достижения в области электрокатализаторов для реакции восстановления кислорода. Chem. Ред. 116 , 3594–3657 (2016)

CAS PubMed Статья Google Scholar

87.

Ван, Дж. Х., Инада, Х., Ву, Л. и др .: Восстановление кислорода на четко определенных нанокатализаторах ядро-оболочка: размер частиц, грань и толщина оболочки Pt. Варенье. Chem. Soc. 131 , 17298–17302 (2009)

CAS PubMed Статья Google Scholar

88.

Читтури В.Р., Ара М., Фаваз В. и др.: Улучшенные характеристики литий-кислородных батарей с катодами из однослойных углеродных нанотрубок, легированных Pt субнанокластером.ACS Catal. 6 , 7088–7097 (2016)

CAS Статья Google Scholar

89.

Небурчилов, Л., Ван, Х., Мартин, Дж. Дж. И др.: Обзор воздушных катодов для цинково-воздушных топливных элементов. J. Источники энергии 195 , 1271–1291 (2010)

CAS Статья Google Scholar

90.

Рахман, М.А., Ван, X., Венц, Ч .: Металло-воздушные батареи с высокой плотностью энергии: обзор.J. Electrochem. Soc. 160 , A1759 – A1771 (2013)

CAS Статья Google Scholar

91.

Ван, К., Даймон, Х., Онодера, Т. и др .: Общий подход к синтезу наночастиц платины с регулируемым размером и формой и их каталитическому восстановлению кислорода. Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 47 , 3588–3591 (2008)

CAS PubMed Статья Google Scholar

92.

Инь, Дж., Фанг, Б., Луо, Дж. И др.: Наноразмерное легирующее влияние наночастиц золото-платина в качестве катодных катализаторов на производительность перезаряжаемой литий-кислородной батареи. Нанотехнологии 23 , F305404 (2012)

Статья CAS Google Scholar

93.

Терашима, К., Иваи, Ю., Чо, С.П., и др .: Процессы плазменного распыления раствора для синтеза катализаторов PtAu / C для литий-воздушных аккумуляторов. Int. J. Electrochem.Sci. 8 , 5407–5420 (2013)

CAS Google Scholar

94.

Moseley, PT, Park, JK, Kim, HS, et al .: исследование наночастиц сплава Pt _x Co _y в качестве катодных катализаторов для литий-воздушных батарей с улучшенным каталитическим нейтрализатором. деятельность. J. Источники энергии 244 , 488–493 (2013)

Статья CAS Google Scholar

95.

Zhang, Y., Wu, X., Fu, Y., и др .: Pt-Zn катализатор на углеродном аэрогеле и его каталитические характеристики восстановления кислорода в магниево-воздушных батареях. J. Mater. Res. 29 , 2863–2870 (2014)

CAS Статья Google Scholar

96.

Чен, В., Чен, С .: Наночастицы иридий-платинового сплава: электрокаталитическая активность в зависимости от состава для окисления муравьиной кислоты. J. Mater. Chem. 21 , 9169–9178 (2011)

CAS Статья Google Scholar

97.

Ся Й., Сюн Й., Лим Б. и др .: Синтез металлических нанокристаллов с контролируемой формой: простая химия встречается со сложной физикой? Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 48 , 60–103 (2009)

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

98.

Ву, Дж., Гросс, А., Ян, Х .: Нанокристаллы платинового сплава с контролируемой формой и составом с использованием моноксида углерода в качестве восстановителя. Nano Lett. 11 , 798–802 (2011)

CAS PubMed Статья Google Scholar

99.

Бэ, С.Дж., Сунг, Дж.Й., Юнтэк, Л. и др.: Простое получение полых наночастиц PtNi на углеродной основе с высокими электрохимическими характеристиками. J. Mater. Chem. 22 , 8820–8825 (2012)

CAS Статья Google Scholar

100.

Hwang, S.J., Yoo, S.J., Shin, J., et al .: Поддерживаемые электрокатализаторы core @ shell для топливных элементов: близкое знакомство с реальностью. Sci. Отчет 3 , 1309 (2013)

PubMed PubMed Central Статья CAS Google Scholar

101.

Мазумдер В., Чи М., Мор К.Л. и др.: Наночастицы Pd / FePt ядра / оболочки как активный и прочный катализатор реакции восстановления кислорода. Варенье. Chem. Soc. 132 , 7848–7849 (2010)

CAS PubMed Статья Google Scholar

102.

Kuttiyiel, K.A., Sasaki, K., Choi, Y.M., et al .: Стабилизированный нитридом PtNi нанокатализатор ядро ​​– оболочка для высокой активности восстановления кислорода. Nano Lett. 12 , 6266–6271 (2012)

CAS PubMed Статья Google Scholar

103.

Чжан, Ю., Чао, М., Йимей, X., и др.: Монослойные платиновые катализаторы на подложке с полым сердечником для восстановления кислорода. Катал. Сегодня 202 , 50–54 (2013)

CAS Статья Google Scholar

104.

Тан, К., Сун, Ю., Чжэн, Дж. И др.: Самоподдерживающийся биметаллический электрокатализатор наночастиц Au @ Pt ядро-оболочка для синергетического усиления окисления метанола. Sci. Отчет 7 , 6347 (2017)

PubMed PubMed Central Статья CAS Google Scholar

105.

Сонг, Х.М., Анджум, Д.Х., Суграт, Р. и др.: Полые наночастицы Au @ Pd и Au @ Pt ядро ​​– оболочка в качестве электрокатализаторов для реакций окисления этанола. J. Mater. Chem. 22 , 25003–25010 (2012)

CAS Статья Google Scholar

106.

Xie, W., Herrmann, C., Kömpe, K., и др.: Синтез бифункциональных Au / Pt / Au нано-ягод ядер / скорлупы для мониторинга in situ SERS реакций, катализируемых платиной. Варенье. Chem.Soc. 133 , 19302–19305 (2011)

CAS PubMed Статья Google Scholar

107.

Юнг, К.Н., Хванг, С.М., Парк, М.С., и др.: Одномерные нановолокна оксида марганца-кобальта в качестве бифункциональных катодных катализаторов для перезаряжаемых металл-воздушных батарей. Sci. Представитель 5 , 7665 (2015)

CAS PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

108.

Сумбоджа А., Ге, X., Гох, Ф.В.П. и др .: Катализатор на основе оксида марганца, выращенный на углеродной бумаге в качестве воздушного катода для высокоэффективных перезаряжаемых воздушно-цинковых батарей. ChemPlusChem 80 , 1341–1346 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

109.

Пост, Дж. Э .: Минералы оксида марганца: кристаллические структуры и экономическое и экологическое значение. Proc. Natl. Акад. Sci. 96 , 3447–3454 (1999)

CAS PubMed Статья Google Scholar

110.

Лима, ФХБ, Калегаро, М.Л., Тичанелли, Э.А.: Электрокаталитическая активность оксидов марганца, полученных термическим разложением для восстановления кислорода. Электрохим. Acta 52 , 3732–3738 (2007)

CAS Статья Google Scholar

111.

Cheng, F., Su, Y., Liang, J., et al .: MnO _{2 Наноструктуры на основе} в качестве катализаторов для электрохимического восстановления кислорода в щелочных средах. Chem. Матер. 22 , 898–905 (2010)

CAS Статья Google Scholar

112.

Morozan, A., Jousselme, B., Palacin, S .: Катализаторы с низким содержанием платины и без платины для реакции восстановления кислорода на катодах топливных элементов. Energy Environ. Sci. 4 , 1238–1254 (2011)

CAS Статья Google Scholar

113.

Мао, Л., Чжан, Д., Сотомура, Т. и др .: Механическое исследование восстановления кислорода в воздушном электроде с оксидами марганца в качестве электрокатализаторов. Электрохим. Acta 48 , 1015–1021 (2003)

CAS Статья Google Scholar

114.

Майнар, А.Р., Кольменарес, Л.С., Леонет, О. и др .: Катализаторы на основе оксида марганца для вторичных воздушно-цинковых батарей: от электрокаталитической активности до характеристик бифункционального воздушного электрода. Электрохим. Acta 217 , 80–91 (2016)

CAS Статья Google Scholar

115.

Байон, Х.Р., Сунтивич, Дж., Хорн, Ю.С.: катализаторы на основе неблагородных металлов на основе графена для реакции восстановления кислорода в кислоте. Chem. Матер. 23 , 3421–3428 (2011)

CAS Статья Google Scholar

116.

Мао, Л., Сотомура, Т., Накацу, К. и др .: Электрохимическая характеристика каталитической активности оксидов марганца по отношению к восстановлению кислорода в щелочном водном растворе. J. Electrochem. Soc. 149 , A504 – A507 (2002)

CAS Статья Google Scholar

117.

Сяо, Дж., Ван, Л., Ван, X. и др .: Мезопористый Mn ₃ O ₄ — Сферы ядро-оболочка CoO, обернутые углеродными нанотрубками: высокоэффективный катализатор для реакция восстановления кислорода и окисление СО.J. Mater. Chem. А 2 , 3794–3800 (2014)

CAS Статья Google Scholar

118.

Cao, Y., Wei, Z., He, J., et al .: α-MnO ₂ наностержней, выращенных in situ на графене в качестве катализаторов для Li-O ₂ батарей с отличными электрохимическими характеристиками. представление. Energy Environ. Sci. 5 , 9765–9768 (2012)

CAS Статья Google Scholar

119.

Ye, Y., Kuai, L., Geng, B.: Путь без шаблона к Fe ₃ O ₄ –Co ₃ O ₄ наноструктура желточной оболочки как не содержащая благородных металлов электрокатализатор для ORR в щелочной среде. J. Mater. Chem. 22 , 19132–19138 (2012)

CAS Статья Google Scholar

120.

Цистон, Дж., Си, Р., Родригес, Дж. А. и др .: Морфологические и структурные изменения во время восстановления и повторного окисления CuO / CeO ₂ и Ce _{1– x} Cu _x O ₂ нанокатализаторов: исследования in situ с помощью ПЭМ, XRD и XAS окружающей среды.J. Phys. Chem. C 115 , 13851–13859 (2011)

CAS Статья Google Scholar

121.

Лю К., Сонг, Ю., Чен, С.: Дефектные наночастицы Cu на основе TiO ₂ наночастиц в качестве эффективных и стабильных электрокатализаторов для восстановления кислорода в щелочных средах. Наноразмер 7 , 1224–1232 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

122.

Ли, Д.У., Скотт, Дж., Парк, Х.В. и др.: Морфологически контролируемые нанодиски Co ₃ O ₄ как практический бифункциональный катализатор для применения в перезаряжаемых цинково-воздушных батареях. Электрохим. Commun. 43 , 109–112 (2014)

CAS Статья Google Scholar

123.

Ландон, Дж., Деметер, Э., Иноглу, Н. и др.: Спектроскопические характеристики смешанных электрокатализаторов на основе оксидов Fe – Ni для реакции выделения кислорода в щелочных электролитах.ACS Catal. 2 , 1793–1801 (2012)

CAS Статья Google Scholar

124.

Li, X., Li, Z., Yang, X., et al .: Изучение первых принципов начальной реакции восстановления кислорода на стехиометрических и восстановленных CeO ₂ (111) поверхностей в качестве катода катализатор для литий-кислородных аккумуляторов. Матер. Chem. А 5 , 3320–3329 (2017)

CAS Статья Google Scholar

125.

Лю П., Хао, К., Ся, X. и др .: Трехмерные иерархические мезопористые наноматериалы оксида кобальта, похожие на цветок,: контролируемый синтез и электрохимические свойства. J. Phys. Chem. C 119 , 8537–8546 (2015)

CAS Статья Google Scholar

126.

Бисвас, С., Датта, Б., Канаккитоди, А.М. и др .: Гетерогенные мезопористые катализаторы на основе оксида марганца / кобальта для селективного окисления 5-гидроксиметилфурфурола до 2,5-диформилфурана.Chem. Commun. 53 , 11751–11754 (2017)

CAS Статья Google Scholar

127.

Мелает, Г., Рейстон, В.Т., Ли, С.С. и др .: Свидетельства наличия высокоактивного катализатора на основе оксида кобальта для синтеза Фишера-Тропша и гидрирования CO ₂ , свидетельства наличия высокоактивного катализатора на основе оксида кобальта для синтеза Фишера – Тропша и гидрирования CO ₂ . Варенье. Chem. Soc. 136 , 2260–2263 (2014)

CAS PubMed Статья Google Scholar

128.

Чен, З., Дуан, З., Ван, З. и др .: Аморфные наночастицы оксида кобальта как активные катализаторы окисления воды. ChemCatChem 9 , 3641–3645 (2017)

CAS Статья Google Scholar

129.

Чжао, Дж., Хе, Й., Чен, З., и др .: Разработка поверхностных металлических активных центров нанопластин оксида никель-кобальта в направлении усиленного кислородного электрокатализа для Zn-воздушной батареи. ACS Appl. Матер. Интерфейсы. 11 , 4915–4921 (2011)

Артикул CAS Google Scholar

130.

Гвон О., Ким К., Квон О. и др.: Эффективный катализатор выделения кислорода для гибридных литиево-воздушных батарей: композит перовскита и оксида кобальта типа миндальной палочки. J. Electrochem. Soc. 163 , A1893 – A1897 (2016)

CAS Статья Google Scholar

131.

Сяо, Дж., Куанг, К., Ян, С. и др .: Электрокаталитическая активность, зависящая от структуры поверхности Co ₃ O ₄ , закрепленных на листах графена в направлении реакции восстановления кислорода.Sci. Отчет 3 , 2300 (2013)

PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

132.

Кордова, М., Миранда, К., Ледерхос, С. и др.: Каталитическое действие Co ₃ O ₄ на различных носителях из активированного угля при окислении бензилового спирта. Катализаторы 7 , 384–395 (2017)

Артикул CAS Google Scholar

133.

Хан, М.А.Н., Клу, П.К., Ван, К. и др .: Полый Co, полученный из металлоорганического каркаса ₃ O ₄ / углерод в качестве эффективного катализатора для активации пероксимоносульфата. Chem. Англ. J. 363 , 234–246 (2019)

Статья CAS Google Scholar

134.

Yoon, T.H., Park, Y.J .: Углеродные нанотрубки / Co ₃ O ₄ композит для воздушного электрода литий-воздушной батареи. Nanoscale Res. Lett. 7 , 28–31 (2012)

PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

135.

Ли Т., Лу Ю., Чжао С. и др.: Co ₃ O _{4 Наночастицы Co / CoFe, легированные} , инкапсулированные в углеродные оболочки в качестве бифункциональных электрокатализаторов для перезаряжаемых Zn-воздушных батарей. J. Mater. Chem. А 6 , 3730–3737 (2018)

CAS Статья Google Scholar

136.

Ли К.К., Парк Ю.Дж .: Воздушные электроды без углерода и связующих, состоящие из нановолокон Co ₃ O ₄ для литий-воздушных батарей с улучшенными циклическими характеристиками.Nanoscale Res. Lett. 10 , 319–326 (2015)

PubMed Central Статья CAS Google Scholar

137.

Ким, Дж. Ю., Парк, Ю. Дж .: Углеродные нанотрубки / Co ₃ O ₄ нанокомпозитов, селективно покрытых полианилином для высокоэффективных воздушных электродов. Sci. Отчет 7 , 8610–8620 (2015)

Статья CAS Google Scholar

138.

Liu, Q., Wang, L., Liu, X., и др.: Co с углеродным покрытием, легированным азотом ₃ O ₄ массив нанолистов / углеродная ткань для стабильных перезаряжаемых Zn-воздушных батарей. Sci. China Mater. 62 , 624–632 (2019)

CAS Статья Google Scholar

139.

Li, X., Xu, N., Li, H., et al .: 3D полая сфера Co ₃ O ₄ / MnO ₂ -CNTs: его высокоэффективные Bi- функциональный катодный катализ и применение в аккумуляторных цинково-воздушных батареях.Зеленая энергия окружающей среды. 2 , 316–328 (2017)

Статья Google Scholar

140.

Парк, К.С., Ким, К.С., Парк, Ю.Дж .: Углерод-сфера / Co ₃ O ₄ нанокомпозитных катализаторов для эффективного воздушного электрода в литиево-воздушных батареях. J. Powder Sources 244 , 72–79 (2013)

CAS Статья Google Scholar

141.

Сунарсо, Дж., Torriero, A.A.J., Zhou, W., et al .: Активность реакции восстановления кислорода перовскитных оксидов на основе La в щелочной среде: исследование тонкопленочного вращающегося дискового электрода. J. Phys. Chem. C 116 , 5827–5834 (2012)

CAS Статья Google Scholar

142.

Yuasa, M., Nishida, M., Kida, T., и др .: Бифункциональные кислородные электроды с использованием LaMnO ₃ / LaNiO ₃ для перезаряжаемых металл-воздушных батарей.J. Electrochem. Soc. 158 , A605 – A610 (2011)

CAS Статья Google Scholar

143.

Такегучи, Т., Яманака, Т., Такахаши, Х. и др .: Слоистый оксид перовскита: обратимый воздушный электрод для выделения / восстановления кислорода в перезаряжаемых металл-воздушных батареях. Варенье. Chem. Soc. 135 , 11125–11130 (2013)

CAS PubMed Статья Google Scholar

144.

Дай, Л., Сюэ, Ю., Ку, Л. и др.: Безметалловые катализаторы для реакции восстановления кислорода. Chem. Ред. 115 , 4823–4892 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

145.

Wang, D., Chen, X., Evans, DG, et al .: Хорошо диспергированный Co ₃ O ₄ / Co ₂ MnO ₄ нанокомпозитов в качестве синергетического бифункционального катализатора форматы цитирования для реакций восстановления и выделения кислорода.Наноразмер 5 , 5312–5315 (2013)

CAS PubMed Статья Google Scholar

146.

Ли, К., Хан, X., Ченг, Ф., и др.: Фазовый и контролируемый составом синтез наночастиц кобальт-марганцевой шпинели в направлении эффективного кислородного электрокатализа. Nat. Comm. 6 , 7345–7352 (2015)

CAS Статья Google Scholar

147.

Джадхав, Х.С., Калубарме, Р.С., Ро, Дж. У. и др .: Простая и экономичная синтезированная мезопористая шпинель NiCo ₂ O ₄ в качестве катализатора для неводных литий-кислородных батарей. J. Electrochem. Soc. 161 , A2188 – A2196 (2014)

CAS Статья Google Scholar

148.

Майялаган Т., Джарвис К.А., Тереза ​​С. и др .: Оксид лития-кобальта шпинельного типа как бифункциональный электрокатализатор для реакций выделения кислорода и восстановления кислорода.Nat. Commun. 5 , 3949–3955 (2014)

CAS PubMed Статья Google Scholar

149.

Liu, Y., Li, J., Li, W., et al .: Spinel LiMn ₂ O ₄ наночастиц, диспергированных на нанолистах восстановленного оксида графена, легированных азотом, в качестве эффективного электрокатализатора для алюминия –Автоматическая батарея. Int. J. Hydrog. Энергетика 40 , 9225–9234 (2015)

CAS Статья Google Scholar

150.

Mohamed, SG, Tsai, YQ, Chen, CJ, и др .: Тройная шпинель MCo ₂ O ₄ (M = Mn, Fe, Ni и Zn) пористые наностержни в качестве бифункциональных катодных материалов для лития-O ₂ батареек. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7 , 12038–12046 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

151.

Ge, X., Liu, Y., Goh, FWT и др .: Двухфазная шпинель MnCo ₂ O ₄ и шпинель MnCo ₂ O ₄ / гибриды нануглерода для электрокаталитическое восстановление и выделение кислорода.ACS Appl. Матер. Интерфейсы 6 , 12684–12691 (2014)

CAS PubMed Статья Google Scholar

152.

Чжан, Х., Ли, Х., Ван, Х. и др .: NiCo ₂ O _{4 Легированный} / N графен как усовершенствованный электрокатализатор для реакции восстановления кислорода. J. Источники энергии 280 , 640–648 (2015)

CAS Статья Google Scholar

153.

Ning, R., Tian, ​​J., Asiri, AM, et al .: Spinel CuCo ₂ O ₄ наночастиц, нанесенных на восстановленный оксид графена с примесью азота: высокоактивный и стабильный гибридный электрокатализатор для реакции восстановления кислорода . Ленгмюр 29 , 13146–13151 (2013)

CAS PubMed Статья Google Scholar

154.

Каргар А., Явуз С., Ким Т.К. и др .: Обработанные в растворе наночастицы CoFe ₂ O ₄ на трехмерной бумаге из углеродного волокна для длительной реакции выделения кислорода.ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7 , 17851–17856 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

155.

Баррос, W.R.P., Вэй, К., Чжан, Г. и др.: Восстановление кислорода до перекиси водорода на наночастицах Fe ₃ O ₄ наночастиц, нанесенных на принтекс-углерод и графен. Электрохим. Acta 162 , 263–270 (2015)

CAS Статья Google Scholar

156.

Феррероа, Г.А., Фуэртес, А.Б., Севилья, М., и др.: Эффективные безметалловые мезопористые углеродные катализаторы, легированные азотом, для ORR на основе подхода без темплатов. Углерод 106 , 179–187 (2016)

Артикул CAS Google Scholar

157.

Niu, W., Li, L., Liu, X., и др .: Мезопористые угли, легированные азотом, приготовленные из термически удаляемых темплатов наночастиц: эффективный электрокатализатор для реакции восстановления кислорода. Варенье. Chem.Soc. 137 , 5555–5562 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

158.

Терронес М., Ботелло М.А.Р., Дельгадо Дж. К. и др.: Графен и наноленты графита: морфология, свойства, синтез, дефекты и применения. Nano Today 5 , 351–372 (2010)

Артикул CAS Google Scholar

159.

Чжан Ю., Ге, Дж., Ван, Л. и др.: Управляемый графен с примесью азота для высокоэффективной реакции восстановления кислорода. Sci. Отчет 3 , 2771 (2013)

PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

160.

Цитоло, А., Гелльнер, В., Армель, В. и др.: Идентификация каталитических центров восстановления кислорода в графеновых материалах, легированных железом и азотом. Nat. Матер. 14 , 937–942 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

161.

Ван, К., Ю, З.П., Ли, X.H. и др .: Влияние Ph на электрохимию углеродного катализатора, легированного азотом, для реакции восстановления кислорода. ACS Catal. 5 , 4325–4332 (2015)

CAS Статья Google Scholar

162.

Ганесан П., Прабу М., Санетунтикул Дж. И др.: Наночастицы сульфида кобальта, выращенные на оксиде графена, кодированном азотом и серой: эффективный электрокатализатор для реакций восстановления и выделения кислорода.ACS Catal. 5 , 3625–3637 (2015)

CAS Статья Google Scholar

163.

Hou, Y., Wen, Z., Cui, S., et al .: Усовершенствованный гибрид пористого углеродного многогранника с примесью азота и кобальтом для эффективного катализа восстановления кислорода и расщепления воды. Adv. Функц. Матер. 25 , 872–882 (2015)

CAS Статья Google Scholar

164.

Хоу, Й., Юань, Х., Вен, З. и др .: Легированный азотом сплав графен / CoNi, заключенный в бамбуковые гибриды углеродных нанотрубок в качестве катодных катализаторов в микробных топливных элементах. J. Источники энергии 307 , 561–568 (2016)

CAS Статья Google Scholar

165.

Чоудхури, К., Датта, А .: Легированный кремнием координированный азотом графен в качестве электрокатализатора реакции восстановления кислорода. J. Phys. Chem. C 122 , 27233–27240 (2018)

CAS Статья Google Scholar

166.

Гарсия, М.А.М., Рис, Н.В .: «Безметалловый» электрокатализ: четвертичный легированный графен и реакция щелочного восстановления кислорода. Прил. Катал. A Gen 553 , 107–116 (2018)

Статья CAS Google Scholar

167.

Пэн, Х., Мо, З., Ляо, С. и др .: Высокоэффективный углеродный катализатор, легированный Fe и N, со структурой графена для восстановления кислорода. Sci. Отчет 3 , 1765 (2013)

PubMed Central Статья CAS Google Scholar

168.

Liang, Y., Li, Y., Wang, H., et al .: Co ₃ O ₄ нанокристаллов на графене как синергетический катализатор реакции восстановления кислорода. Nat. Матер. 10 , 780–786 (2011)

CAS PubMed Статья Google Scholar

169.

Zhang, T., He, C., Sun, F. и др .: Co ₃ O ₄ наночастиц, закрепленных на легированном азотом восстановленном оксиде графена в качестве многофункционального катализатора для H ₂ O ₂ реакция восстановления, восстановления кислорода и выделения.Sci. Отчет 7 , 43638 (2017)

PubMed PubMed Central Статья Google Scholar

170.

Kosasang, S., Ma, N., Phattharasupakun, N., et al .: Нанокомпозит оксид марганца / восстановленный оксид графена для высокоэффективного электрокатализатора для реакции восстановления кислорода. ECS Trans. 85 , 1265–1276 (2018)

CAS Статья Google Scholar

171.

Moniruzzaman, M., Winey, K.I .: Полимерные нанокомпозиты, содержащие углеродные нанотрубки. Макромолекулы 39 , 5194–5205 (2006)

CAS Статья Google Scholar

172.

Planeix, J., Coustel, B., Brotons, C.V., et al .: Применение углеродных нанотрубок в качестве носителей в гетерогенном катализе. Варенье. Chem. Soc. 116 , 7935–7936 (1994)

CAS Статья Google Scholar

173.

Xu, N., Nie, Q., Luo, L., и др .: Контролируемый гортензоподобный MnO ₂ в синергии с углеродными нанотрубками в качестве эффективного электрокатализатора для долговременных металл-воздушных батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 11 , 578–587 (2019)

CAS PubMed Статья Google Scholar

174.

Шен, Ю., Сан, Д., Ю., Л. и др .: Литий-воздушная батарея большой емкости с катодом из губчатой ​​углеродной нанотрубки, модифицированной палладием, работающая в обычном воздухе.Углерод 62 , 288–295 (2013)

CAS Статья Google Scholar

175.

Ni, W., Liu, S., Fei, Y., и др .: Получение композитного катализатора углеродные нанотрубки / диоксид марганца с меньшим количеством кислородсодержащих групп для Li-O ₂ батарей с использованием полимеризованных ионные жидкости как жертвоприношение. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 14749–14757 (2017)

CAS PubMed Статья Google Scholar

176.

Lv, Q., Si, W., He, J., et al .: Углеродные материалы с селективным добавлением азота в качестве превосходных безметалловых катализаторов восстановления кислорода. Nat. Commun. 9 , 3376 (2018)

PubMed PubMed Central Статья CAS Google Scholar

177.

Истон, Э.Б., Янг, Р., Бонакдарпур, А., и др .: Термическая эволюция структуры и активности катализаторов восстановления кислорода TM – C – N (TM = Fe, Co), распыленных магнетроном. .Электрохим. Solid State Lett. 10 , B6 – B10 (2007)

CAS Статья Google Scholar

178.

Карбонелл, С.Р., Санторо, С., Серов, А., и др .: Переходные металлы-азот-углеродные катализаторы для реакции восстановления кислорода в нейтральном электролите. Электрохим. Commun. 75 , 38–42 (2017)

Артикул CAS Google Scholar

179.

Чжан, П., Sun, F., Xiang, Z., и др.: Полученные in situ пористые угли, легированные азотом ZIF, в качестве эффективных безметалловых электрокатализаторов для реакции восстановления кислорода. Energy Environ. Sci. 7 , 442–450 (2014)

CAS Статья Google Scholar

180.

Чжао, X., Чжао, Х., Чжан, Т. и др.: Одностадийный синтез микропористых углеродных материалов, легированных азотом, в качестве безметалловых электрокатализаторов для реакции восстановления кислорода. J. Mater.Chem. А 2 , 11666–11671 (2014)

CAS Статья Google Scholar

181.

Wei, J., Hu, Y., Liang, Y., et al .: Наносэндвичи из нанопористого углерода / графена, легированные азотом: синтез и применение для эффективного восстановления кислорода. Adv. Функц. Матер. 25 , 5768–5777 (2015)

CAS Статья Google Scholar

182.

Ян, X., Jia, Y., Яо, X .: Дефекты на углях для электрокаталитического восстановления кислорода. Chem. Soc. Ред. 47 , 7628–7658 (2018)

CAS PubMed Статья Google Scholar

183.

Хуанг, Б., Лю, Ю., Хуанг, X., и др .: Множественные легированные гетероатомами многослойные угли для реакции электрохимического восстановления кислорода. J. Mater. Chem. А 6 , 22277–22286 (2018)

CAS Статья Google Scholar

184.

Икеда, Т., Боэро, М., Хуанг, С. и др .: Катализаторы из углеродных сплавов: активные центры для реакции восстановления кислорода. J. Phys. Chem. К 112 , 14706–14709 (2008)

CAS Статья Google Scholar

185.

Paraknowitsch, J.P., Thomas, A .: Допирование углеродов помимо азота: обзор усовершенствованных гетероатомных легированных углеродов бором, серой и фосфором для энергетических приложений. Energy Environ. Sci. 6 , 2839–2855 (2013)

CAS Статья Google Scholar

186.

Цуй, Х., Гуо, Й., Го, Л. и др .: Углеродные материалы, легированные гетероатомами, и их композиты в качестве электрокатализаторов для восстановления CO ₂ . J. Mater. Chem. А 6 , 18782–18793 (2018)

CAS Статья Google Scholar

187.

Ниу, Q., Чен, Б., Го, Дж. И др.: Гибкие, пористые и легированные металлом-гетероатом углеродные нановолокна как эффективные электрокатализаторы ORR для Zn-воздушной батареи. Nano-Micro Lett. 11 , 8 (2019)

КАС Статья Google Scholar

188.

Ким, Д.В., Ли, О.Л., Сайто, Н .: Повышение каталитической активности ORR с помощью нескольких углеродных материалов, легированных гетероатомами. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 407–413 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

189.

Ван, Ю., Ху, А .: Квантовые точки углерода: синтез, свойства и применения. J. Mater. Chem. C 2 , 6921–6939 (2014)

CAS Статья Google Scholar

190.

Чжан, П., Ху, К., Ян, X. и др .: Размерный эффект реакции восстановления кислорода на квантовые точки графена, легированного азотом. RSC Adv. 8 , 531–536 (2018)

CAS Статья Google Scholar

191.

Там, Т.В., Канг, С.Г., Бабу, К.Ф., и др.: Синтез квантовых точек графена, легированного B, в качестве безметаллового электрокатализатора для реакции восстановления кислорода. J. Mater. Chem. A 5 , 10537–10543 (2017)

Артикул Google Scholar

192.

Фурукава, Х., Кордова, К.Е., Киффе, М.О. и др .: Химия и применение металлоорганических каркасов. Наука 341 , 1230444 (2013)

PubMed Статья CAS Google Scholar

193.

Ли, Л., Хе, Дж., Ван, Ю. и др .: Металлоорганические каркасы: многообещающая платформа для создания неблагородных электрокатализаторов для реакции восстановления кислорода. J. Mater. Chem. A 7 , 1964–1988 (2019)

CAS Статья Google Scholar

194.

Gonen, S., Lori, O., Tagurib, G.C., и др .: Металлоорганические каркасы как катализатор восстановления кислорода: неожиданный результат применения высокоактивного катализатора на основе Mn-MOF, включенного в активированный уголь. Наноразмер 10 , 9634–9641 (2018)

CAS PubMed Статья Google Scholar

195.

Чжао, X., Паттенгал, Б., Фан, Д., и др .: Металлоорганические каркасы со смешанными узлами как эффективные электрокатализаторы реакции выделения кислорода.ACS Energy Lett. 3 , 2520–2526 (2018)

CAS Статья Google Scholar

196.

Мори, Р .: Электрохимические свойства перезаряжаемой алюминиево-воздушной батареи с металлоорганическим каркасом в качестве материала воздушного катода. RSC Adv. 7 , 6389–6395 (2017)

CAS Статья Google Scholar

197.

Ван, А., Ли, Дж., Чжан, Т .: Гетерогенный одноатомный катализ.Nat. Rev. Chem. 2 , 65–81 (2018)

CAS Статья Google Scholar

198.

Занг, В., Сумбоджа, А., Ма, Й., и др .: Одиночные атомы Со, закрепленные в пористом углероде, легированном азотом, для эффективных катодов цинково-воздушных батарей. ACS Catal. 8 , 8961–8969 (2018)

CAS Статья Google Scholar

199.

Цзя, Н., Сюй, Q., Чжао, Ф., и др .: Углеродные наноклетки с кодированием Fe / N с одноатомной характеристикой в ​​качестве эффективного электрокатализатора реакции восстановления кислорода.ACS Appl. Energy Mater. 1 , 4982–4990 (2018)

CAS Статья Google Scholar

200.

He, P., Yonggang, W., Zhou, H .: Катод-катализатор из нитрида титана в литиево-воздушном топливном элементе с кислым водным раствором. Chem. Commun. 47 , 10701–10703 (2011)

CAS Статья Google Scholar

201.

Lin, C., Li, X., Shinde, S.S., et al.: Долговечная перезаряжаемая воздушно-цинковая батарея на основе двойного карбида металла, армированного углеродом, легированным азотом. ACS Appl. Energy Mater. 2 , 1747–1755 (2019)

CAS Статья Google Scholar

202.

Мори, Р.: Подавление накопления побочных продуктов в перезаряжаемых алюминиево-воздушных батареях с использованием неоксидных керамических материалов в качестве материалов для воздушных катодов. Поддерживать. Энергетическое топливо 1 , 1082–1089 (2017)

CAS Статья Google Scholar

203.

Мори, Р .: Полутвердотельные алюминиево-воздушные батареи с электролитами, состоящими из гидроксида алюминия с различными гидрофобными добавками. Phys. Chem. Chem. Phys. 20 , 29983–29988 (2018)

CAS PubMed Статья Google Scholar

204.

Баккар А., Нойверт В .: Электроосаждение и определение характеристик коррозии микро- и нанокристаллического алюминия из ионной жидкости хлорида хлорида алюминия AlCl _3/1 -ethy _л-3 -метилимидазолия.Электрохим. Acta 103 , 211–218 (2013)

CAS Статья Google Scholar

205.

Гельман Д., Шварцев Д. Б., Эйн Э. Я .: Алюминиево-воздушная батарея на основе ионно-жидкого электролита. J. Mater. Chem. А 2 , 20237–20242 (2014)

CAS Статья Google Scholar

206.

Боголовски, Н., Дрилле, Дж. Ф .: Электрически перезаряжаемая алюмо-воздушная батарея с апротонным ионным жидким электролитом.ECS Trans. 75 , 85–92 (2017)

CAS Статья Google Scholar

207.

Сан, X.G., Fang, Y., Jiang, X., и др .: Полимерные гелевые электролиты для применения при осаждении алюминия и аккумуляторных ионно-алюминиевых батареях. Chem. Commun. 52 , 292–295 (2016)

CAS Статья Google Scholar

208.

Накаяма Ю., Сенда Ю., Кавасаки Х.и др .: Электролиты на основе сульфона для алюминиевых аккумуляторных батарей. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 5758–5766 (2015)

CAS PubMed Статья Google Scholar

209.

Gonzalo, C.P., Torriero, A.A.J., Forsyth, M., et al .: Редокс-химия супероксид-иона в ионной жидкости на основе фосфония в присутствии воды. J. Phys. Chem. Lett. 4 , 1834–1837 (2013)

Артикул CAS Google Scholar

210.

Ван, Х., Гу, С., Бай, Ю. и др .: Высоковольтный и неагрессивный ионный жидкий электролит, используемый в перезаряжаемых алюминиевых батареях. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 8 , 27444–27448 (2016)

CAS PubMed Статья Google Scholar

211.

Зейн, С., Абедин, Э.И., Гиридхар, П. и др .: Электроосаждение нанокристаллического алюминия из хлоралюминатной ионной жидкости. Электрохим. Commun. 12 , 1084–1086 (2014)

Артикул CAS Google Scholar

212.

Эйден, П., Лю, К., Шериф, ЗЕА и др .: Эксперимент и теоретическое исследование разновидностей алюминия, присутствующих в смесях AlCl ₃ с ионными жидкостями [BMP] Tf ₂ N и [ EMIm] Tf ₂ N. Chem. Евро. J. 15 , 3426–3434 (2009)

CAS PubMed Статья Google Scholar

213.

Abood, H.M.A., Abbott, A.P.A., Ballantyne, B.D., et al .: Все ли ионные жидкости нуждаются в органических катионах? Характеристика [AlCl ₂ n амид] + AlCl ₄ ^— и сравнение с системами на основе имидазолия.Chem. Commun. 47 , 3523–3525 (2011)

CAS Статья Google Scholar

214.

Боголовски, Н., Дриллет, Дж. Ф .: Активность различных электролитов на основе AlCl ₃ для электрически перезаряжаемой алюминиево-воздушной батареи. Электрохим. Acta 274 , 353–358 (2018)

CAS Статья Google Scholar

215.

Катаяма, Ю., Вакаяма, Т., Тачикава, Н. и др.: Электрохимическое исследование состава алюминия в смешанных ионных жидкостях хлоралюминат-бис (трифторметилсульфонил) амид Льюиса. Электрохимия 86 , 42–45 (2018)

CAS Статья Google Scholar

216.

Агиоргусис, М.Л., Сан, Ю.Ю., Чжан, С.: Роль ионного жидкого электролита в алюминиево-графитовой электрохимической ячейке. ACS Energy Lett. 2 , 689–693 (2017)

CAS Статья Google Scholar

217.

Энджелл М., Пэн С.Дж., Ронг Ю. и др.: Алюминиево-ионный аккумулятор с высокой кулоновской эффективностью с использованием аналогового электролита на основе ионной жидкости AlCl ₃ . Proc. Natl. Акад. Sci. США 114 , 834–839 (2017)

CAS PubMed Статья Google Scholar

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Биметаллическая медно-алюминиевая шина для аккумуляторной батареи EV

RHI производит и поставляет широкий ассортимент сборных алюминиевых шин.

Биметаллический материал Cu-Al — это новый технический материал, основанный на различных отраслевых потребностях, созданный с помощью передовой технологии обработки: технология обработки твердой жидкостью для постоянного и прочного соединения меди и алюминия в бескислородной среде, что и определило сплав. и характеристики основного материала лучше сохраняются. Он подходит для непрерывного автоматического производства и не требует другого производственного процесса, такого как сварка или пайка после его формирования.

Шина CCA заменяет медную шину для электрода электрооборудования, промышленных и строительных шкафов управления электричеством, метро и передачи электроэнергии высокоскоростных поездов, она очищает обработанную поверхность, исключает дугу, перегревает, снижает энергопотребление, имеет значительные экономические и практические перспективы.

Биметаллическая шина Cu-Al Преимущества:

• Изготовлен по инновационной патентной технологии —— Технология обработки твердой жидкостью для прочного и прочного соединения меди и алюминия;

• С более высокой электропроводностью: может достигать более 98% такой же объемной проводимости чистой меди;

• Легче чистой меди: примерно 1/3 веса того же объема чистой меди;

• Более низкая стоимость, чем чистая медь;

• Изгиб 90 градусов, не мнется, штамповка без трещин, простая обработка;

• Соответствуют всей толщине от 0.20-15 мм при соотношении 20Cu: 80Al по толщине для биметалла Cu-Al;

• Без ограничений по длине и площади.

Выставка продукта:

Технические характеристики:

PE PE
Пайка

Пайка

Гибка Формование
Фрезерование
Гальваническое покрытие
Перфорация
Пиление

Нарезание резьбы

Клепка

Возможности2058 Возможности2058

Варианты покрытия:	Никелирование Серебрение Олово
20 Изоляция
20 Изоляция , ПЭТ и эпоксидное порошковое покрытие PE: выдерживаемое напряжение 2700 В переменного тока, рабочая температура от -40 ℃ до 125 ℃, Огнестойкий UL224 VW-1.Используется для жестких и гибких шин, но нельзя использовать для изделий специальной формы. ПВХ (погружение): выдерживаемое напряжение 3500 В переменного тока, рабочая температура -40 ℃ от до 125 ℃, огнестойкий UL94V-0. Используется для жестких и гибких шин, а может использоваться для изделий специальной формы. Эпоксидное порошковое покрытие: выдерживаемое напряжение 5000 В переменного тока, рабочая температура от -40 ℃ до 150 ℃, огнестойкий UL94V-0. Используется для сплошной шины. ПВХ (экструдированный): выдерживаемое напряжение 3500 В переменного тока, рабочая температура -40 ℃ от до 125 ℃, огнестойкий UL94V-0. Используется для гибкой шины. PA12 (экструдированный): выдерживаемое напряжение 5000 В переменного тока, рабочая температура -40 ℃ до 150 ℃, огнестойкий UL94V-0. Используется для сплошной шины. ПЭТ: выдерживаемое напряжение 5000 В переменного тока, рабочая температура -40 ℃ до 125 ℃, огнестойкий UL94V-0. Используется для сплошной шины. re Отделка
Кромка:	Полностью закругленные края Скругленные углы Квадратные углы
Тип напряжения:	AC DC Сверление
Обслуживаемые отрасли:	Самолет Автомобильная промышленность Электрооборудование Переключатель
Инженерное обеспечение
Проектирование		Допустимые форматы файлов:	JPG PDF DWG DXF

Почему выбирают RHI BUSBAR?

1.Передовые технологии: у нас есть ведущие в отрасли процессы и технологии, такие как автоматическое роботизированное погружение, автоматическая роботизированная сварка, автоматическая формовка меди и 20-летний опыт технологии погружения с изоляцией сборных шин. Благодаря оборудованию для автоматизации и команде R&D мы постоянно повышаем эффективность производства и надежность качества продукции.

2. Эффективная цепочка поставок: от сырья до готовой продукции, все процессы, включая пресс-форму и приспособления, завершаются на нашем заводе. Только обшивка выполняется нашим поставщиком рядом с нашим заводом.

3. Превосходное обслуживание: дайте ответ в течение 8 часов, прибудьте к клиенту для решения проблемы в течение 24 часов (возможно, потребуется расширение сайта за пределами Китая).

4. Быстрое реагирование: благодаря эффективной цепочке поставок и безупречному производственному процессу мы можем в короткие сроки поставлять небольшие партии продукции для поддержки ранней разработки проекта клиента.

5. Обязательство по качеству: Мы привержены высочайшим стандартам качества. Перед производством материал проходит испытания, чтобы гарантировать, что он является медью марки ETP.Все товары проверяются перед доставкой. У нас есть сертификаты ROHS, REACH, UL94V-0, ISO14000 и IATF16949.

6. Своевременная доставка: Опытная рабочая сила, большие производственные мощности и надежная цепочка поставок гарантируют своевременную доставку для клиента.

7. Конкурентоспособная цена: благодаря эффективной цепочке поставок и производственной среде в Китае у нас есть преимущество низкой стоимости.

ТЕГ: & nbsp & nbsp & nbsp Медь-алюминиевая шина

Frontiers | Переходные биметаллические нанолисты MOF для прочной водно-цинковой батареи

Введение

В связи с постоянно растущим спросом на возобновляемые источники энергии и методы преобразования срочно требуются устройства хранения энергии с высокой энергией и плотностью мощности, хорошей надежностью и длительным сроком службы (Bonaccorso et al., 2015; Ван и др., 2016; Zhai et al., 2018). Хотя литий-ионные батареи с высокой плотностью энергии были тщательно исследованы, общая производительность и широкое использование были ограничены из-за их относительно низкой плотности мощности и безопасности (Kim et al., 2013; Li J. et al., 2015; Xu и др., 2019). Напротив, водные перезаряжаемые батареи представляют особый интерес из-за высокой безопасности, низкой стоимости и гораздо более высоких скоростных характеристик (Duan et al., 2016; Gao et al., 2018; Stock et al., 2019). Батареи на основе цинка являются альтернативным источником энергии из-за их высокой теоретической емкости (819 мАч ^-1 ), относительно низкого окислительно-восстановительного потенциала и обширных мировых запасов (Pan et al., 2016; Fu et al., 2019). В частности, по сравнению с выходным напряжением других водных аккумуляторов (обычно ≤ 1,2 В), никель-цинковые (Ni-Zn) аккумуляторы имеют более высокое выходное напряжение (≈ 1,8 В) (Huang et al., 2013; Wang R. et al. ., 2018). Однако образование дендрита цинка на аноде и необратимые реакции на катоде во время электрохимической реакции приведут к ухудшению разрядных характеристик и плохой циклической стабильности (<500 циклов) (Liu et al., 2016). Поэтому создание хороших функционально и структурно стабильных электродных наноматериалов с высокоактивными наноструктурами очень важно.

Металлоорганические каркасы в виде пористых кристаллических координационных полимеров, которые образованы координационными связями между узлами атомов металла и органическими лигандами с периодическими структурными единицами (Yaghi and Li, 1995). Благодаря высокопористым структурным характеристикам, MOF могут обеспечить большую поверхность реакции воздействия для быстрого переноса ионов / массы, что приводит к высокой емкости и производительности (Wu et al., 2017; Qiu et al., 2018). Например, Деннис и др. сначала с использованием МОФ с высокой электропроводностью (Ni ₃ (HITP) ₂ ) для суперконденсаторов без других связующих (Sheberla et al., 2016). Choi et al. подготовили и исследовали 23 нМОФ различной структуры с множеством органических функций и ионов металлов, которые обладают исключительно высокой емкостью (Choi et al., 2014). Однако у MOF все еще есть проблема плохой стабильности, плохой проводимости и блокировки активных центров органическими лигандами (Li et al., 1999). Недавно в процесс кристаллизации были включены два типа металлических элементов для успешного синтеза гомогенной биметаллической топологии MOF с различными молярными отношениями (Yan et al., 2017; Ван X.L. и др., 2018). Его электрохимические свойства и стабильность могут быть значительно улучшены за счет синергетических взаимодействий, таких как улучшенная передача заряда между легирующими добавками и атомами металла-хозяина (Huang et al., 2018; Wang H. et al., 2018). Например, Ли и др. синтезировал мезопористый наностержень Ni _0,3 Co _2,7 O ₄ , полученный из Co / Ni-MOF, который обеспечивал большую обратимую емкость 1410 мАч ⁻¹ после 200 циклов при токе 100 мАг ⁻¹ с высокой скоростью работы для литий-ионных аккумуляторов (Li et al., 2016). Ян и др. сообщили о биметаллическом фосфиде Ni – Co Ni _0,6 Co _1,4 P наноклетки как высокоэффективные электрокатализаторы с долговременной стабильностью (10 часов для непрерывного испытания) за счет фосфоризации из Ni _0,6 Co _1,4 (OH) ₂ металлоорганический каркас (Qiu et al., 2018). Кроме того, поскольку уникальные 2D-наноструктуры могут демонстрировать быстрый перенос ионов / масс, высокую удельную поверхность и высокий процент открытых активных координационных центров металла, было бы очень важно разработать 2D-MOF и производные массивные структуры (Zhao et al., 2016; Wu et al., 2020). Таким образом, сочетание гомогенной биметаллической топологии MOF и двумерных матричных наноструктур может предложить идеальную модель для создания высокоэффективного электродного материала с долгосрочной стабильностью и исследования точных соотношений структура-характеристики на атомном / молекулярном уровнях (Dang et al., 2017; Wan et al., др., 2017).

Здесь мы представили новый одноэтапный подход к синтезу различных пористых биметаллических структур с матрицами нанолистов с органическим каркасом для стабильного хранения энергии.Путем смешивания растворителей, бензолдикарбоновой кислоты (BDC), пены никеля и различных биметаллических прекурсоров и выдержки при 130 ° C в течение 2 часов мы успешно синтезировали пористые гомогенные Ni-Co, Ni-Cu, Ni-Zn, Ni-Fe и Ni-Mn. биметаллические MOF (выраженные как Ni, Co-MOF, Ni, Cu-MOF, Ni, Zn-MOF, Ni, Fe-MOF и Ni, Mn-MOF). Пенопласты никеля после синтеза равномерно покрыты двухмерными матричными пористыми биметаллическими MOF, что обеспечивает большую площадь поверхности и токоприемник с высокой проводимостью. Кроме того, благодаря равномерному распределению металлических центров, биметаллический Ni-Cu MOF обеспечивает высокую энергию (71.2 мВтч см ⁻³ ) и высокая стабильность (сохранение емкости ≈91% после 2500 циклов) при сборке в аккумулятор. Эта работа обеспечивает простую и эффективную стратегию создания прочных катодных материалов для Ni – Zn батареи, которая может проложить путь к рациональному проектированию технологии накопления высокой энергии.

Материалы и методы

Материалы

Бензолдикарбоновая кислота (BDC) была получена от Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd., а все другие химические вещества были приобретены у Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. Все растворители, использованные в данном исследовании, были аналитической степени чистоты.

Синтез Ni-MOF

Сначала 30 мл этанола и 2 мл деионизационной воды смешивали в тефлоновой прокладке объемом 50 мл. Затем в раствор добавляли 0,3 ммоль BDC и 0,3 ммоль Ni (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O, обрабатывали ультразвуком в течение примерно 30 минут и помещали пену никеля (2 2 см) в смешанный раствор. Наконец, автоклав на 50 мл с тефлоновым покрытием герметично закрывали и выдерживали при 130 ° C в течение 2 часов. Продукт промывали этанолом и деионизационной водой.

Синтез Ni, Cu-MOF

После смешивания 30 мл этанола и 2 мл деионизационной воды в тефлоновой прокладке объемом 50 мл, 0,3 ммоль BDC, 0,15 ммоль Ni (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O и 0,15 ммоль Cu (NO ₃ ) ₂ · 3H ₂ O добавляли в смешанный раствор и обрабатывали ультразвуком в течение 30 мин. После добавления в раствор никелевой пены (2 × 2 см) автоклав на 50 мл с тефлоновым покрытием выдерживали при 130 ° C в течение 2 часов.

Синтез других биметаллических MOF

Процессы синтеза Ni, Co-MOF, Ni, Zn-MOF и Ni, Mn-MOF были такими же, как и для получения Ni, Cu-MOF, за исключением 0.15 ммоль Cu (NO ₃ ) ₂ · 3H ₂ O заменено 0,15 ммоль Co (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O, Zn (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O и Mn (NO ₃ ) ₂ · 4H ₂ O соответственно. В процессе Ni, Fe-MOF, 0,24 ммоль Ni (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O и 0,06 ммоль Fe (NO ₃ ) ₃ · 9H ₂ O были добавлены в смешанный раствор.

Электрические измерения

Для типичной трехэлектродной системы использовались электрод сравнения Ag / AgCl, противоэлектрод из платиновой пластины и сепаратор Celgard (3501 Coated PP, Celgard LLC) в 1 М водном растворе KOH.Все испытания проводились в ячейках Swagelok с тремя горловинами (тройник, Swagelok). Они были зажаты между двумя стержнями из нержавеющей стали на двух шейках ячеек Swagelok, а третья шейка использовалась для вставки электрода сравнения в ячейку. Циклические вольтамперограммы (CV), гальваностатический заряд / разряд и спектроскопия импеданса выполнялись с помощью электрохимической рабочей станции (CHI 760E). Значения емкости (C) рассчитывались по уравнению: C = ( IV ) / ( мνΔV ).Электрохимические характеристики всех полных аккумуляторов были протестированы в двухэлектродном элементе в растворе 1 М КОН и 0,02 М Zn (Ac) ₂ . Анод представляет собой цинковую пластину толщиной 0,15 мм.

Характеристика

Морфология, размер, кристаллическая структура образцов определялись с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM, FEI Nova 450 Nano), просвечивающей электронной микроскопии (TEM, TECNAI G2 20 U-TWIN), XPS (AXISULTRA DLD-600W) и рентгеновских лучей. дифракция с использованием излучения Cu-Kα (λ = 1.5418 Å) (XRD, Philips X ‘Pert Pro). Массовая нагрузка измерялась с помощью микровесов (CPA225D, Sartorius). Все электрохимические характеристики были выполнены с помощью приборов ECLab и CHI660E.

Результаты и обсуждение

Синтетическая стратегия для различных массивов нанолистов из пористого биметалла и органического каркаса схематически изображена на рисунке 1. Вкратце, BDC и различные биметаллические прекурсоры добавляли в этанол и деионизирующую воду, затем в раствор помещали пену никеля с обработкой ультразвуком в течение примерно 30 минут.После реакции при 130 ° C в течение 2 часов в автоклаве с тефлоновым покрытием объемом 50 мл, MOF на основе Ni и различные биметаллические MOF Ni-Co, Ni-Cu, Ni-Zn, Ni-Fe и Ni-Mn постепенно образовывались путем координации. связи между узлами атомов металлов и органическими лигандами с периодическими структурными единицами (Zhao et al., 2016). В этой биметаллической структуре MOF шесть атомов O вместе образуют октаэдр из атомов Ni и Cu. Четыре из шести атомов O из карбоксилатов или гидроксилов, и два из них образуют другой. Затем октаэдрическая структура будет соединена в направлении [010] на плоскости решетки (200) в виде ребер / углов, окончательно образуя двухмерный биметаллический слой, разделенный молекулами BDC.Соответствующие биметаллические прекурсоры, включая Ni (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O, Co (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O, Cu (NO ₃ ) ₂ · 3H ₂ O, Zn (NO ₃ ) ₂ · 6H ₂ O, Mn (NO ₃ ) ₂ · 4H ₂ O и Fe (NO ₃ ) ₃ · 9H ₂ O. Между тем, процесс ионного обмена и травления под контролем гидролиза (Ni ²⁺ + 2H ₂ O = Ni (OH) ₂ + 2H ⁺ , где H ⁺ будет протравливать MOF для создания центрального пустотного пространства), способствуют прорастанию высокопористой наноструктуры двумерных массивов (Guan et al., 2017).

Рис. 1. (A) Схематическая диаграмма выращивания биметаллических MOF на чистом пенопласте никеля. (B) Увеличенная структурная схема ответвления на пеноникеле. (C) Принципиальная схема Ni, Cu-MOF.

Затем мы охарактеризуем морфологические и композиционные особенности образца Ni, Cu-MOF с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и просвечивающей электронной микроскопии (TEM). Образец Ni, Cu-MOF после реакции становится синим, что указывает на метатезис между катионами Cu ²⁺ и катионами Ni ²⁺ в каркасе MOF и покрытии на пенопласте никеля (Рисунок S1).Как показано на рисунках 2a, b, массивы нанолистов равномерно покрыты пеноникелем с большой площадью. Изображение порошка, полученное методом просвечивающей электронной микроскопии, дополнительно указывает на пористые структуры на нанолистах (рис. 2с). Это соответствует площади поверхности Брунауэра – Эммета – Теллера (БЭТ) 178,87 м ² г ⁻¹ (Рисунок S2). Чтобы наблюдать за распределением различных элементов, было проведено элементное картирование с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) (рис. 2d). Соответствующие изображения карт показывают однородное распределение Ni и Cu.Мольное соотношение Ni: Cu составляет около 1,5, что дополнительно подтверждается масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Эти результаты указывают на успешное приготовление Ni, Cu-MOF. Кроме того, мы можем легко контролировать состав получаемых наноструктур пористого биметаллического органического каркаса. Следуя аналогичному процессу, постепенно образовывались биметаллические MOF Ni-Co, Ni-Zn, Ni-Fe и Ni-Mn, которые представляли собой массивы нанолистов, равномерно покрытых пеной никеля (Рисунок S3).

Рисунок 2 .СЭМ-изображения (а, б) Ni, пена никель с покрытием Cu-MOF. (c) ПЭМ-изображение пористого нанолиста Ni, Cu-MOF. (d) EDS сканирование элементарного картирования с ПЭМ для соответствующего нанолиста.

Для исследования кристаллической структуры и поверхностного состояния продуктов мы применили рентгеновскую дифракцию (XRD), рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS) и рамановский анализ. На рисунке 3A показаны все дифрактограммы образцов Ni-MOF, Ni, Co-MOF, Ni, Cu-MOF, Ni, Zn-MOF, Ni, Fe-MOF и Ni, Mn-MOF, что показывает, что продукты изоструктурны ранее описанные MOF на основе никеля (No.985792) (Mesbah et al., 2014; Zhao et al., 2016). Как показано на увеличении дифрактограмм, значение 2θ дифракционных пиков (200) явно сдвигается в сторону меньших углов дифракции с увеличением размера решетки (Рисунок S4). Это явление может быть результатом большего радиуса атомов Co (1,16 Å), Cu (1,17 Å), Zn (1,25 Å), Fe (1,17 Å), Mn (1,17 Å), чем у Ni (1,15 Å). Между тем, размер решетки Ni, Zn-MOF имеет наибольшее изменение, которое соответствует наибольшему атомному радиусу.Кроме того, с введением элемента Cu дифракционные пики Ni, Cu-MOF по-прежнему идентичны Ni-MOF, что позволяет предположить, что Cu ²⁺ частично замещает Ni ²⁺ в металлоорганических каркасах. сохраняют кристаллическую структуру Ni-MOF (Brozek, Dincǎ, 2013; Sun et al., 2015). Кроме того, XPS используется для исследования химической валентности поверхности. Обзорный спектр Ni, Cu-MOF показывает сосуществование атомов Ni, Cu, O и C с элементным составом Ni: Cu, близким к 1.46 (кислород может быть вызван воздействием продукта в воздухе) (Рисунок S5), что хорошо согласуется с результатом ICP-MS, рассмотренным выше. По сравнению с обычными пиками Ni ⁰ при 853 эВ и 870 эВ пены никеля (Рисунок S6) (Wang R. et al., 2018), дополнительные характеристические пики Ni ²⁺ , Ni ³⁺ и два спутники встряхивания Ni, Cu-MOF оснащены двумя спин-орбитальными дублетами и подтверждают успешное образование оксидов никеля в процессе реакции (рис. 3B) (Yuan et al., 2012). Можно видеть, что пики Ni ²⁺ сдвигаются в сторону более высокой энергии связи по сравнению с Ni-MOF, указывая на то, что частичный перенос электронов от Ni ²⁺ к Cu ²⁺ . Добавление меди может улучшить валентное состояние никеля, а атомы Ni в более высоком валентном состоянии (обозначаемые как Ni ^* ) обладают сильной способностью принимать электроны, что соответствует предыдущим отчетам (Burke et al., 2015; Zhao et al., 2016; Li et al., 2017). Пики сосредоточились на 935.2 и 955,7 эВ могут быть отнесены к Cu 2p _3/2 и Cu 2p _1/2 (рис. 3C). Кроме того, типичные XPS-спектры на уровне ядра O 1s для Ni, Cu-MOF показаны на рисунке 3D. Пик при 529,6 эВ является типичной связью металл – кислород, а пики при 531,3 и 531,8 эВ соответствуют дефектам с поверхностным кислородом и адсорбированной водой соответственно (Guan et al., 2017). В дополнение к проверке применимости этой биметаллической стратегии к приготовлению других металлоорганических каркасов, мы далее синтезируем различные биметаллические MOF, включая Ni, Co-MOF, Ni, Zn-MOF, Ni, Fe-MOF и Ni, Mn-MOF.

Рис. 3. (A) Диаграммы XRD Ni-MOF, Ni, Co-MOF, Ni, Cu-MOF, Ni, Zn-MOF, Ni, Fe-MOF, Ni, Mn-MOF и стандартная диаграмма , соответственно. (B – D) РФЭС-спектры высокого разрешения Ni 2p, Cu 2p и O 1s.

Основанный на однородных двумерных матричных наноструктурах пористого биметаллического органического каркаса, он может не только обеспечивать большую площадь поверхности, хорошую электропроводность и короткую длину диффузии ионов, но также обеспечивать высокую активную зону, что делает его очень многообещающим электродным материалом для приложений хранения энергии.Электрохимические свойства электродов из пеноникеля, Ni-MOF, Ni, Cu-MOF, Ni, Co-MOF, Ni, Zn-MOF, Ni, Fe-MOF и Ni, Mn-MOF впервые были испытаны в трехэлектродной системе. с использованием 1 M водного раствора KOH в качестве электролита, пластины Pt в качестве противоэлектрода и Ag / AgCl в качестве электрода сравнения. Как показано на кривых циклической вольтамперограммы (CV) в диапазоне потенциалов от 0 до 0,6 В при той же скорости сканирования 10 мВ · с ⁻¹ , в дополнение к пене никель имеет низкую производительность (Рисунок S7), все другие демонстрируют очевидные окислительно-восстановительные реакции между Ni ²⁺ и Ni ³⁺ с OH ^— (рис. 4A) (Guan et al., 2016). Можно видеть, что биметаллические электроды MOF показали гораздо более высокую плотность тока, чем электрод Ni-MOF, что указывает на то, что емкость может быть значительно улучшена за счет гомогенной биметаллической гибридности. На рис. 4В для сравнения показаны типичные кривые заряда и разряда всех образцов при 2 мА / см ^-2 , где все кривые показывают характерные плато заряда и разряда при 0,25 В ~ 0,35 В и 0,3 В ~ 0,35 В соответственно. Наименьшее значение разницы между платформами зарядки и разрядки Ni, Cu-MOF указывает на наименьшую поляризацию и хорошую обратимость, что способствует его циклической стабильности (Рисунок S8).И наоборот, значения Ni, Zn-MOF и Ni, Mn-MOF относительно велики, что приводит к их плохой циклической стабильности. Поразительно, но Ni, Cu-MOF и Ni, Zn-MOF все достигают удивительно высокой емкости 1,8 и 2,0 Кл см ⁻² при 0,5 мА см ⁻² (рис. 4C). Когда плотность тока увеличивалась с 1 до 80 мА · см ^-2 , Ni, Cu-MOF электрод мог сохранять емкость 53,0%, что указывает на то, что катод на основе биметалла Ni-Cu имел хорошую пропускную способность. По сравнению с ценной емкостью из-за поддержки пены никеля, также важна удельная емкость, оцениваемая по массовой загрузке.Как показано на рисунке S9, Ni, Cu-MOF и Ni, Zn-MOF показывают максимальную удельную емкость 1837 и 2086 C g ^-1 при 0,5 A g ^-1 . Все детали кривых CV при разных скоростях сканирования и кривых GCD при разной плотности тока Ni-MOF, Ni, Co-MOF, Ni, Cu-MOF, Ni, Zn-MOF, Ni, Fe-MOF, Ni, Mn-MOF образцы показаны на рисунках S10 – S15. Кроме того, стабильность при езде на велосипеде — еще один из ключевых параметров аккумуляторов. Электрод Ni, Zn-MOF показывает резкое падение емкости на 70% за 1500 циклов, в то время как электрод Ni, Cu-MOF показывает постепенное увеличение в начале и общий спад на 6% за 5000 циклов (рис. 4D).Чтобы объяснить это явление, электрод из Ni, Zn-MOF после реакции был охарактеризован с помощью SEM на рисунке S16. Электродная структура больше не представляет собой массив пористых нанолистов, а сжатая структура напрямую влияет на стабильность циклирования. Кроме того, увеличение емкости на начальном этапе цикла, вероятно, связано с активацией активных материалов (Kim et al., 2015). СЭМ-изображения других электродов после испытания на цикличность показали, что иерархическая структура сохраняется в хорошем состоянии, что еще раз подтверждает отличное поведение при циклировании (Рисунок S17).По сравнению с плохой циклической стабильностью Ni-MOF эти результаты позволяют предположить, что биметаллическая стратегия является преимуществом для стабильности металлоорганических каркасов батарей.

Рис. 4. (A) CV-кривые пены Ni, Ni-MOF, Ni, Co-MOF, Ni, Cu-MOF, Ni, Zn-MOF, Ni, Fe-MOF и Ni, Mn-MOF , соответственно. (B) Зарядно-разрядные кривые при 2 мА см ⁻² . (C) Оцените производительность всех образцов. (D) Циклические характеристики собраны для 2500 циклов.

Для дальнейшего изучения применения прочного анодного материала Ni, Cu-MOF, полная ячейка была собрана с коммерческой пластиной Zn в качестве катодного материала (обозначается как Ni, Cu-MOF // Zn). На рис. 5A показаны кривые ЦВА Zn-пластины и Ni, Cu-MOF-электродов при 0,2 и 2 мВ · с ⁻¹ в 1 M KOH и 0,02 M Zn (Ac) ₂ электролите, где оба электрода состоят из электролита. пара сильных окислительно-восстановительных пиков. Следовательно, была собрана полная ячейка, и две типичные кривые CV были отображены на рисунке 5B.Пара пиков восстановления и окисления наблюдалась при ≈1,75 и ≈1,95 В соответственно. Типичные кривые гальваностатического разряда (GD) полной ячейки, собранные при различных плотностях тока, были проиллюстрированы на рисунке 5C, демонстрируя его превосходные электрохимические характеристики с плато разряда при ≈1,7 В с незначительным гистерезисом напряжения даже при 40 мА · см ^-2 . Кроме того, типичные кривые «напряжение – емкость» для Ni, Cu-MOF // Zn батареи и Ni пенистой // Zn батареи при 20 мА см ⁻² были представлены на рисунке 5D.Как и ожидалось, плато разряда Ni, Cu-MOF // Zn батареи было длиннее, а емкость 0,55 мА · ч ^-2 была выше. Кулоновский КПД батареи Ni, Cu-MOF // Zn составил 99,3%, демонстрируя очевидное улучшение электрохимических свойств. Высокая производительность батареи Ni, Cu-MOF // Zn была дополнительно оценена на рисунке 5E. Полученная ячейка показала стабильную высокоскоростную характеристику, и емкости находились в диапазоне от 0,807 мА · ч · см ^-2 при 2 мА · см ^-2 до 0.432 мА · ч · см ⁻² при 40 мА · см ⁻² . Когда плотность тока внезапно восстановилась до 10 мА · см ^-2 после 30 циклов, средняя емкость этой батареи могла быть восстановлена ​​до 0,607 мА · ч ^-2 , что доказало ее хорошую электрохимическую обратимость. Одним из основных недостатков водных аккумуляторных батарей является низкая циклическая стабильность. Благодаря быстрому переносу ионов / массы с помощью пористых двумерных массивов и сильно обратимому окислительно-восстановительному поведению за счет включения биметалла, Ni, Cu-MOF // Zn-аккумулятор может сохранять 92% своей исходной емкости после 2500 циклов и кулоновский КПД во время зарядки. процесс разгрузки был близок к 99% (рис. 5F).Кривые разряда батареи Ni, Cu-MOF // Zn по сравнению с исходным профилем после 2500-го цикла были показаны на вставке к рисунку 5F. Небольшое уменьшение емкости прояснило хорошую сжимаемость и большие перспективы для устройств хранения энергии.

Рис. 5. (A) Сравнение CV-кривых Ni, анода Cu-MOF и катода Zn при 0,2 и 2 мВ с ⁻¹ , соответственно. (B) CV-кривые полной ячейки с плотностями заряда-разряда изменялись от 2 до 40 мА · см ⁻² . (C) Профили гальваностатического разряда Ni, Cu-MOF // Zn при различных плотностях тока от 2 до 40 мА см ⁻² . (D) Зарядно-разрядные кривые Ni, Cu-MOF // Zn и пеноникелевых аккумуляторов // Zn при 20 мА см ⁻² . (E) Долговременная стабильность и обратимость Ni, Cu-MOF // Zn аккумулятора при изменении плотности заряда – разряда от 2 до 40 мА см ⁻² . (F) Циклические характеристики Ni, Cu-MOF // Zn батареи собраны за 2500 циклов.На вставке — сравнение кривых разряда после 1-го и 2 500-го циклов.

Плотность энергии и удельная мощность являются двумя важными параметрами для описания электрохимических характеристик Ni, Cu-MOF // Zn батареи (Wu et al., 2019; Liu et al., 2020). Как показано на рисунке 6A, аккумулятор Ni, Cu-MOF // Zn в заводском исполнении продемонстрировал максимальную объемную плотность энергии 71,23 мВт · ч · см ⁻³ при плотности мощности 3530,61 мВт · см ⁻³ , что превосходит наиболее известные показатели. асимметричные суперконденсаторы и батареи на основе водных электролитов, такие как hVCNT2 // hVCNT2 (41 мВтч см ⁻³ ) (Wu et al., 2016), FGN-300 // FGN-300 (27,2 мВтч см ⁻³ ) (Yan et al., 2014), SANF // Zn (15,1 мВтч см ⁻³ ) (Wang R. et al. , 2018), УНТ // Fe ₃ O ₄ -C (1,56 мВт · ч · см ⁻³ ) (Li R. et al., 2015), NiCo // Zn (8 мВт · ч · см ⁻³ ) (Хуанг и др., 2017). Кроме того, поверхностная плотность энергии 1,40 мВт · ч · см ⁻² при плотности мощности 59,2 мВт · см ⁻² также неизменно высока по сравнению с другими исследованиями, такими как SANF // Zn (0,754 мВт · ч · см ⁻² ) ( Ван Р.et al., 2018), Zn // Co ₃ O ₄ (0,97 мВтч см ⁻² ) (Wang et al., 2016), NiAlCo LDH / CNT // Zn (0,27 мВтч см ⁻² ) (Gong et al., 2014), CC-CF @ NiO // CC-CF @ ZnO (0,22 мВтч см ⁻² ) (Liu et al., 2016), Zn // MnO ₂ (0,06 мВтч см ⁻² ) (Pan et al., 2016), SWNT / rGO // SWNT / rGO (0,03 мВтч см ⁻² ) (Yu et al., 2014) и CF @ NiO // CF @ Fe ₃ O ₄ (0,006 мВтч см ^-2 ) (Guan et al., 2016) (Рисунок 6B).

Рисунок 6 .Ragone строит графики устройства на основе (A) объема и (B) площади устройства. Значения, полученные от других электрохимических накопителей энергии, включены для сравнения.

Заключение

В заключение, новый одноэтапный подход к изготовлению наноструктур нанолистовых массивов пористого биметаллического органического каркаса был успешно применен для стабильного накопления энергии. Благодаря синергетическому эффекту включения биметалла и топологии двумерных массивов наноструктур перенос заряда между легирующими добавками и атомами металла-хозяина и быстрый перенос ионов / массы могут значительно улучшить электрохимические свойства и стабильность.Для аккумуляторов Ni-Zn на водной основе, выдающиеся характеристики Ni, Cu-MOF // Zn-аккумуляторов, которые достигли максимальной плотности энергии 71,23 мВт · ч · см ⁻³ (1,40 мВт · см ⁻² ) и максимальная плотность мощности 3530,61 мВт / см ^-3 (59,2 мВт / см ^-2 ) в 1 M KOH-электролите указывает на важность гомогенной биметаллической топологии MOF. Примечательно, что Ni, Cu-MOF // Zn может обеспечить многообещающую долговечность при циклическом воздействии с сохранением емкости около 92% после 2500 циклов.Эта стратегия, основанная на биметаллических органических каркасах, может открыть новые возможности для рационального проектирования однородных пористых наноструктур и стабильных устройств хранения энергии.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Авторские взносы

JW задумал исследование, спланировал эксперименты, выполнил экспериментальную работу и написал рукопись.WX и BW усовершенствовали редакцию рукописи. JL, ZX и DT выполнили тесты SEM и TEM. YX проанализировал данные структуры. Все авторы одобрили рукопись к публикации. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Эта работа финансировалась Национальным фондом естественных наук Китая (51773158, 61971211), Программой поддержки молодых ученых-преподавателей в университетах провинции Хэнань (2018GGJS157), Национальным планом развития проекта (1_{) и Hubei Key Лаборатория волокна биомассы и экологического крашения и отделки Открытый фонд (184083027).}

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы благодарят Государственную ключевую лабораторию новых текстильных материалов и передовых технологий обработки провинции Хубэй, а также Центр анализа и испытаний текстильного университета Уханя за поддержку со стороны учреждения.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmats.2020.00194/full#supplementary-material

Список литературы

Bonaccorso, F., Colombo, L., Yu, G., Stoller, M., Tozzini, V., Ferrari, A.C., et al. (2015). Графен, родственные двумерные кристаллы и гибридные системы для преобразования и хранения энергии. Наука 347: 1246501. DOI: 10.1126 / science.1246501

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брозек, К. К., Динце, М. (2013). Ti ³⁺ -, V ²⁺ / ³⁺ -, Cr ²⁺ / ³⁺ -, Mn ²⁺ — и Fe ²⁺ -замещенный MOF-5 и окислительно-восстановительная активность в Cr- и Fe-MOF-5. J. Am. Chem. Soc. 135, 12886–12891. DOI: 10.1021 / ja4064475

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Берк, М. С., Каст, М. Г., Троточо, Л., Смит, А. М., и Ботчер, С. В. (2015). Электрокатализаторы выделения кислорода из гидроксида кобальта и железа (O _xy ): роль структуры и состава в активности, стабильности и механизме. J. Am. Chem. Soc. 137, 3638–3648. DOI: 10.1021 / jacs.5b00281

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цой, К.М., Чжон, Х. М., Пак, Дж. Х., Чжан, Ю. Б., Кан, Дж. К., и Яги, О. М. (2014). Суперконденсаторы нанокристаллических металлоорганических каркасов. ACS Nano 8, 7451–7457. DOI: 10.1021 / nn5027092

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Данг, С., Чжу, К. Л. и Сюй, К. (2017). Наноматериалы на основе металлоорганических каркасов. Nat. Rev. Mater. 3: 17075. DOI: 10.1038 / natrevmats.2017.75

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дуань, Б., Гао, X., Yao, X., Fang, Y., Huang, L., Zhou, J., et al. (2016). Уникальные эластичные углеродные нановолокнистые микросферы с примесью азота с иерархической пористостью, полученные из возобновляемого хитина, для высокопроизводительных суперконденсаторов. Nano Energy 27, 482–491. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2016.07.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fu, J., Liang, R., Liu, G., Yu, A., Bai, Z., Yang, L., et al. (2019). Последние достижения в области электрически перезаряжаемых воздушно-цинковых батарей. Adv. Матер. 31: 1805230. DOI: 10.1002 / adma.201805230

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gao, L., Xiong, L., Xu, D., Cai, J., Huang, L., Zhou, J., et al. (2018). Отличительная конструкция полученных из хитина иерархически пористых углеродных микросфер / полианилина для высокоскоростных суперконденсаторов. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10, 28918–28927. DOI: 10.1021 / acsami.8b05891

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гонг, М., Li, Y., Zhang, H., Zhang, B., Zhou, W., Feng, J., et al. (2014). Сверхбыстрый аккумулятор NiZn большой емкости с двойным гидроксидом NiAlCo. Energy Environ. Sci. 7, 2025–2032. DOI: 10.1039 / c4ee00317a

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гуань, К., Лю, X., Рен, В., Ли, X., Ченг, К., и Ван, Дж. (2017). Рациональная конструкция металлоорганического каркаса на основе полых массивов NiCo ₂ O ₄ для гибкого суперконденсатора и электрокатализа. Adv.Energy Mater. 7: 1602391. DOI: 10.1002 / aenm.201602391

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гуань, К., Чжао, В., Ху, Ю., Кэ, К., Ли, X., Чжан, Х., и др. (2016). Высокопроизводительный гибкий твердотельный аккумулятор Ni / Fe, состоящий из покрытых оксидом металла электродов из углеродной ткани / углеродного нановолокна. Adv. Energy Mater. 6: 1601034. DOI: 10.1002 / aenm.201601034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Л., Чен, Д., Дин, Ю., Ван, З.Л., Цзэн З., Лю М. (2013). Гибридный композит Ni (OH) ₂ @NiCo ₂ O ₄ , выращенный на бумаге из углеродного волокна для высокопроизводительных суперконденсаторов. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 5, 11159–11162. DOI: 10.1021 / am403367u

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Л., Яо, X., Юань, Л., Яо, Б., Гао, X., Ван, Дж., И др. (2018). Полипиррольная бумага, модифицированная 4-бутилбензолсульфонатом, для суперконденсаторов с исключительной стабильностью при циклических нагрузках. Energy Storage Mater. 12, 191–196. DOI: 10.1016 / j.ensm.2017.12.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Huang, Y., Ip, W. S., Lau, Y. Y., Sun, J., Zeng, J., Yeung, N. S. S., et al. (2017). Текстильная батарея NiCo // Zn на основе токопроводящей пряжи с высокой плотностью энергии и высокой емкостью. ACS Nano 11, 8953–8961. DOI: 10.1021 / acsnano.7b03322

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Х., Чон, Г., Ким, Ю. У., Ким, Дж. Х., Парк, К. М., и Сон, Х. Дж. (2013). Металлические аноды для аккумуляторных батарей нового поколения. Chem. Soc. Ред. 42, 9011–9034. DOI: 10.1039 / c3cs60177c

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, С. К., Ким, Х. Дж., Ли, Дж. К., Браун, П. В. и Парк, Х. С. (2015). Чрезвычайно прочные, гибкие суперконденсаторы со значительно улучшенными характеристиками при высоких температурах. ACS Nano 9, 8569–8577. DOI: 10,1021 / acsnano.5b03732

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Х., Эддауди, М., О’Киф, М., и Яги, О. М. (1999). Разработка и синтез исключительно стабильного и высокопористого металлоорганического каркаса. Природа 402, 276–279. DOI: 10.1038 / 46248

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Х., Лян, М., Сунь, В., и Ван, Ю. (2016). Биметаллический органический каркас: одностадийное гомогенное образование и производный наностержень из мезопористого тройного оксида металла для высокопроизводительного, высокоскоростного и долговременного хранения лития. Adv. Функц. Матер. 26, 1098–1103. DOI: 10.1002 / adfm.201504312

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, J., Liu, K., Gao, X., Yao, B., Huo, K., Cheng, Y., et al. (2015). Обогащенный кислородом и азотом пористый трехмерный углерод для суперконденсаторов большой объемной емкости. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 7, 24622–24628. DOI: 10.1021 / acsami.5b06698

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Н., Бедиако, Д. К., Hadt, R.G., Hayes, D., Kempa, T.J., von Cube, F., et al. (2017). Влияние легирования железом на содержание четырехвалентного никеля в каталитических пленках с выделением кислорода. Proc. Natl. Акад. Sci. США, 114, 1486–1491. DOI: 10.1073 / pnas.1620787114

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Р., Ван, Ю., Чжоу, К., Ван, К., Ба, X., Ли, Ю. и др. (2015). Стабилизированный углеродом массив наностержней высокой емкости из оксида железа и железа для гибкого гибридного устройства твердотельная щелочная батарея – суперконденсатор с высокой экологичностью. Adv. Функц. Матер. 25, 5384–5394. DOI: 10.1002 / adfm.201502265

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Б., Сунь С., Цзя, Р., Чжан, Х., Чжу, X., Чжан, К. и др. (2020). Кислородно-дефицитный гомоинтерфейс к захватывающему увеличению псевдоемкости. Adv. Функц. Матер. 30: 16. DOI: 10.1002 / adfm.2016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, Дж., Гуань, К., Чжоу, К., Фань, З., Кэ, К., Чжан, Г., и др. (2016).Гибкая квазитвердотельная никель-цинковая батарея с высокой плотностью энергии и мощности на основе трехмерной конструкции электрода. Adv. Матер. 28, 8732–8739. DOI: 10.1002 / adma.201603038

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mesbah, A., Rabu, P., Sibille, R., Lebègue, S., Mazet, T., Malaman, B., et al. (2014). От гидратированного Ni ₃ (OH) ₂ (C ₈ H ₄ O ₄ ) ₂ (H ₂ O) ₄ до безводного Ni ₂ (OH) ₂ (C ₈ H ₄ O ₄ ): влияние структурных превращений на магнитные свойства. Inorg. Chem. 53, 872–881. DOI: 10.1021 / ic402106v

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пан, Х., Шао, Й., Ян, П., Ченг, Й., Хан, К. С., Ни, З. и др. (2016). Обратимое водное накопление энергии цинка / оксида марганца в результате реакций конверсии. Nat. Энергия 1: 16039. DOI: 10.1038 / nenergy.2016.39

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Qiu, B., Cai, L., Wang, Y., Lin, Z., Zuo, Y., Wang, M., et al. (2018).Изготовление наноклеток из биметаллического фосфида никель-кобальт для усиленного катализа выделения кислорода. Adv. Функц. Матер. 28: 1706008. DOI: 10.1002 / adfm.201706008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шеберла Д., Бахман, Дж. К., Элиас, Дж. С., Сан, К. Дж., Шао-Хорн, Ю., и Динка, М. (2016). Токопроводящие электроды типа mof для стабильных суперконденсаторов с высокой поверхностной емкостью. Nat. Матер. 16, 220–224. DOI: 10,1038 / nmat4766

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шток, Д., Донгмо, С., Янек, Дж., И Шредер, Д. (2019). Сравнительный анализ анодных концепций: будущее электрически перезаряжаемых воздушно-цинковых батарей. ACS Energy Lett. 4, 1287–1300. DOI: 10.1021 / acsenergylett.9b00510

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сан, Д., Сан, Ф., Дэн, X., и Ли, З. (2015). Стратегия смешанного металла на металлорганических каркасах (MOF) для расширения функциональных возможностей: замещение Co вызывает аэробное окисление циклогексена по сравнению с неактивным Ni-MOF-74. Inorg. Chem. 54, 8639–8643. DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.5b01278

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wan, J., Wu, J., Gao, X., Li, T., Hu, Z., Yu, H., et al. (2017). Ограниченная структура пористого Mo ₂ C для эффективного выделения водорода. Adv. Функц. Матер. 27: 1703933. DOI: 10.1002 / adfm.201703933

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Дж., Яо Х., Гао Х., Сяо Х., Ли Т., Ву Дж. И др.(2016). Микроволновое горение для модификации оксидов переходных металлов. Adv. Функц. Матер. 26, 7263–7270. DOI: 10.1002 / adfm.201603125

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Х., Ли Х., Лан Х. и Ван Т. (2018). Наносимые сверхмелкозернистые наночастицы никобиметаллических сплавов, полученные из биметаллических органических каркасов: высокоактивный катализатор гидрирования фурфурилового спирта. ACS Catal. 8, 2121–2128. DOI: 10.1021 / acscatal.7b03795

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Р., Хан, Ю., Ван, З., Цзян, Дж., Тонг, Ю., и Лу, X. (2018). Электрод сердечник-оболочка из никеля и оксида никеля со значительно повышенной реакционной способностью для сверхвысоких энергий и стабильных водных Ni-Zn-аккумуляторов. Adv. Функц. Матер. 28: 1802157. DOI: 10.1002 / adfm.201802157

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, X., Wang, F., Wang, L., Li, M., Wang, Y., Chen, B., et al. (2016). Перезаряжаемый водный аккумулятор Zn // Co ₃ O ₄ с высокой плотностью энергии и хорошей устойчивостью к циклическим нагрузкам. Adv. Матер. 28, 4904–4911. DOI: 10.1002 / adma.201505370

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, X. L., Dong, L. Z., Qiao, M., Tang, Y.J., Liu, J., Li, Y., et al. (2018). Изучение повышения эффективности реакции выделения кислорода в стабильной биметаллической системе с органическим каркасом. Angew. Chem. Int. Эд. 57, 9660–9664. DOI: 10.1002 / anie.201803587

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Дж., Гао, X., Yu, H., Ding, T., Yan, Y., Yao, B., et al. (2016). Масштабируемый отдельно стоящий пленочный электрод V ₂ O ₅ / CNT для суперконденсаторов с широким рабочим напряжением (1,6 В) в водном электролите. Adv. Функц. Матер. 26, 6114–6120. DOI: 10.1002 / adfm.201601811

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Дж., Сюн, Л., Чжао, Б., Лю, М., и Хуанг, Л. (2020). Плотно заселенные одноатомные катализаторы. Малые методы 4: 1

0.DOI: 10.1002 / smtd.201

0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, J., Zhou, H., Li, Q., Chen, M., Wan, J., Zhang, N., et al. (2019). Плотно населенный изолированный единственный сайт Co-N для эффективного электрокатализа кислорода. Adv. Energy Mater. 9: 1

9. DOI: 10.1002 / aenm.201

9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wu, L. L., Wang, Z., Long, Y., Li, J., Liu, Y., Wang, Q. S., et al. (2017). Многослойный Ni _x Co _{3 −− x} O ₄ полые микросферы, полученные из биметаллических органических каркасов в качестве анодных материалов для высокоэффективных литий-ионных аккумуляторов. Малый 13: 1604270. DOI: 10.1002 / smll.201604270

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, H., Peng, C., Yan, Y., Dong, F., Sun, H., Yang, J., et al. (2019). «Все-в-одном» интегрированный ультратонкий SnS ₂ @ Трехмерный многоканальный углеродный матричный анод для литиевой батареи большой емкости. Carbon Energy 1, 276–288. DOI: 10.1002 / cey2.22

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Яги, О. М., и Ли, Х.(1995). Гидротермальный синтез металлоорганического каркаса, содержащего большие прямоугольные каналы. J. Am. Chem. Soc. 117, 10401–10402. DOI: 10.1021 / ja00146a033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, Дж., Ван, К., Вэй, Т., Цзян, Л., Чжан, М., Цзин, X., и др. (2014). Низкотемпературный синтез функционализированного графена с использованием шаблонов для суперконденсаторов сверхвысоких объемных характеристик. ACS Nano 8, 4720–4729. DOI: 10.1021 / nn500497k

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, Л., Cao, L., Dai, P., Gu, X., Liu, D., Li, L., et al. (2017). Металлоорганические каркасы производят нанотрубки из никель-кобальтовых биметаллических фосфидов в качестве высокоэффективных электрокатализаторов для общего расщепления воды. Adv. Функц. Матер. 27: 1703455. DOI: 10.1002 / adfm.201703455

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yu, D., Goh, K., Wang, H., Wei, L., Jiang, W., Zhang, Q., et al. (2014). Масштабируемый синтез иерархически структурированных углеродных нанотрубок – графеновых волокон для емкостного хранения энергии. Nat. Нанотех. 9, 555–562. DOI: 10.1038 / nnano.2014.93

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Юань, К., Ли, Дж., Хоу, Л., Чжан, X., Шен, Л., и Лу, X. W. (2012). Ультратонкие мезопористые нанолисты NiCo ₂ O ₄ на основе пены Ni в качестве усовершенствованных электродов для суперконденсаторов. Adv. Функц. Матер. 22, 4592–4597. DOI: 10.1002 / adfm.201200994

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжай, Т., Сан С., Лю X., Лян К., Ван Г. и Ся Х. (2018). Достижение емкости, аналогичной вставке, на сверхвысокой скорости за счет настраиваемой псевдоемкости поверхности. Adv. Матер. 30: 1706640. DOI: 10.1002 / adma.201706640

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhao, S., Wang, Y., Dong, J., He, C. T., Yin, H., An, P., et al. (2016). Ультратонкие нанолисты металлорганического каркаса для электрокаталитического выделения кислорода. Nat. Энергия 1: 16184. DOI: 10.1038 / энергия.2016.184

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мощные литий-селеновые батареи с использованием атомарного кобальтового электрокатализатора в полом углеродном катоде

Синтез и определение характеристик

Стратегия синтеза PS @ ZIF схематически изображена на рис. 1. После смешивания PVP-модифицированных сфер PS с нитратом цинка , нитрат кобальта и 2-метилимидазолат последовательно в растворе метанола при комнатной температуре, на поверхности сфер PS образуются частицы PS @ ZIF и небольшие кластеры ZnCo-ZIF.Были получены три образца с мольными отношениями Zn / Co 20: 1, 21: 0 и 17: 4, обозначенных как PS @ ZIF-1, PS @ ZIF-2 и PS @ ZIF-3 соответственно. Рост частиц ZIF на поверхности сфер PS определяется межфазной реакцией между субстратом и поверхностно-активным веществом. Поливинилпирролидон (ПВП) играет важную роль в однородном росте частиц ЗИФ на поверхности сфер ПС. Чтобы улучшить электростатические силы и обеспечить достаточное количество координационных центров для равномерной адсорбции ионов металлов, отрицательно заряженные сферы PS сначала обогащаются молекулами PVP.Амидные карбонильные группы ПВП могут полностью координироваться с ионами металлов через химические связи и позволяют достичь покрытия ZIF на поверхности сфер PS ³¹ . Как показано на дополнительном рис. 1а, размер частиц полученного PS @ ZIF-1 составляет около 700 нм, а размер частиц ZIF с полиэдрической структурой на поверхности сфер PS составляет ~ 200 нм. Результат XRD для PS @ ZIF-1, показанный на дополнительном рис. 2, хорошо согласуется с результатами для биметаллических ZnCo-ZIF в исходном состоянии ³² , подтверждая образование биметаллических структур ZIF.Эта стратегия роста может быть расширена до изготовления других типов ZIF с другими размерами и компонентами. СЭМ-изображения и дифрактограммы на дополнительном рис. 3 показывают успешное приготовление rGO @ ZIF и MnO ₂ @ZIF. Исходные материалы ПС @ ЗИФ были преобразованы в углеродные нанокомпозиты с помощью одностадийного пиролиза. Шаблон PS был удален на месте путем испарения с образованием полой морфологии при 700 ° C в атмосфере N ₂ . Из-за состава и размера кобальта в трех продуктах полученные углеродные материалы обозначаются как одиночный атом Co / легированный азотом полый пористый углерод (Co _SA -HC), легированный азотом полый углерод (HC) и наночастицы кобальта / полый пористый углерод, легированный азотом (Co _NP -HC), соответственно.В предыдущих отчетах материалы с полой структурой показали отличные электрохимические характеристики при хранении энергии из-за больших внутренних пустот, большой площади поверхности и укороченной длины переноса массы / заряда ^{33,34,35,36,37} . Как показано на СЭМ-изображении (дополнительный рис. 4), были получены частицы Co _SA -HC с уменьшенным размером полиэдрической частицы ZIF ~ 130 нм. Изображения ПЭМ (рис. 2а) и изображения с помощью высокоугловой кольцевой темнопольной сканирующей электронной микроскопии (HAADF-STEM) (рис.2b) также подтвердил полый характер полученных углеродных материалов и отсутствие агрегатов кобальта, предполагая, что наночастицы кобальта равномерно закреплены на углеродной матрице. Изображения с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) были получены для определения элементного распределения кобальта, азота, кислорода и углерода. Как показано на рис. 2с, элементы равномерно распределены по всему углеродному каркасу. Из изображений HAADF-STEM с исправленными аберрациями на рис. 2d и дополнительном рис.5 можно обнаружить яркие точки высокой плотности (выделенные красными кружками), свидетельствующие об образовании атомарного кобальта. Образование атомно-диспергированных катализаторов Co было приписано восстановлению ионов Co карбонизированными органическими линкерами с испарением элементарного Zn в процессе прокаливания ^28,38 . Изображения ПЭМ на дополнительном рисунке 6 и дополнительном рисунке 7 показывают, что образование частиц HC и частиц Co _NP -HC из пиролизованных биметаллических ZnCo-ZIF с молярными отношениями Zn / Co 21: 0 и 17: 4.Обнаружено, что расстояние между соседними атомами Co может быть увеличено за счет введения разновидностей цинка, достигая контролируемого синтеза различных степеней агрегации атомного Co.

Рис. 2: Типичные изображения электронной микроскопии.

a изображение TEM, b изображение HAADF, c изображения сопоставления элементов STEM, d исправленные аберрации HAADF-STEM и увеличенные изображения Co _SA -HC.

Измерение дифракции рентгеновских лучей (XRD) было выполнено для исследования фазовой структуры частиц Co _SA -HC, HC и Co _NP -HC (дополнительный рис.8). Пики около 26,8 ° и 44,1 ° на рентгенограмме частиц Co _SA -HC и HC соответствуют плоскостям (002) и (100) графитового углерода. После увеличения содержания кобальта в частицах Co _NP -HC вновь образованные пики наблюдаются при 44,6 °, 51,9 ° и 76,7 °, которые можно отнести к кубическому металлическому кобальту (JCPDS 15-0806). Затем исследовали пористость частиц Co _SA -HC с помощью анализа адсорбции-десорбции азота. Co _SA -HC отображает смешанные изотермы типа I и IV (дополнительный рис.9а). Резкое увеличение адсорбции в области низкого давления указывает на то, что существование обильных микропор и петли гистерезиса в области среднего давления происходит от мезопор с углеродным каркасом. Затем анализировали распределение пор по размерам частиц Co _SA -HC на основе изотерм (дополнительный рис. 9b), которые показывают пики с центрами на 1, 17 и 35 нм. Площадь поверхности Брунауэра – Эммета – Теллера (БЭТ), полученная на основе вышеупомянутой изотермы адсорбции Co _SA -HC, HC и Co _NP -HC, составляет 221, 265 и 136 м ² г ⁻¹ соответственно.Степень графитизации углеродного материала может быть охарактеризована значением I _D / I _G ( I _D и I _G представляет собой интенсивность комбинационного рассеяния D- и G- полосы углеродных материалов) в спектрах комбинационного рассеяния света (дополнительный рис.10). Соотношения для Co _SA -HC, HC и Co _NP -HC составляли 0,99, 1,00 и 1,01, соответственно, что указывает на сходные графитовые структуры в этих трех гибридах. Это позволяет исключить влияние углеродных носителей на электрохимические характеристики, позволяя вместо этого сосредоточиться на различиях в размере и конфигурации частиц Co.

Инкапсуляцию селена в углеродные частицы проводили при 300 ° C в атмосфере Ar, чтобы способствовать проникновению Se в микропористые углеродные кластеры. Полученные селен-углеродные композиты обозначены как Se @ Co _SA -HC, Se @ HC и Se @ Co _NP -HC соответственно. Для получения высокого содержания селена в композиционных материалах порошки селена смешивали с частицами УВ в массовом соотношении 1: 3 соответственно. СЭМ-изображения (дополнительный рис. 11a) и ПЭМ-изображения (дополнительный рис.11b) полученного композиционного материала на основе селена (Se @ Co _SA -HC) выявило образование структуры с уменьшенным размером. Изображения HAADF-STEM и EDS на дополнительном рис. 11c предполагают, что атомы Se равномерно распределены по всей полой углеродной микроструктуре. Пики дифракции Se на дополнительном рисунке 12 соответствуют тригональному кристаллу (JCPDS 06-0362), а рентгенограмма Se @ Co _SA -HC (дополнительный рисунок 12) указывает на успешное включение Se в углеродную матрицу HC. .После процесса селенизации кристалличность селена низкая, что можно объяснить превращением тригонального Se в аморфный Se с образованием селена низкой упорядоченности и успешным удержанием в углеродной матрице ^7,8,9 . Было определено, что содержание Se в Se @ Co _SA -HC, Se @ HC, Se @ Co _NP -HC и Se @ Co _SA -HC с высоким содержанием селена составляет 57, 55, 57 и 73 мас. %, соответственно, с помощью термогравиметрического анализа (ТГА) (дополнительный рис.13).

Анализ атомной структуры

Измерения XPS также использовались для изучения химической среды частиц Co _SA -HC. Спектр XPS высокого разрешения C 1 s частиц Co _SA -HC показан на дополнительном рисунке 14 и может быть разделен на четыре отдельных пика, соответствующих C – C (284,8 эВ), C – N (286,2 эВ), C – O (287,8 эВ) и C = O (289,3 эВ) ^39,40 . В спектре Co 2p высокого разрешения (рис. 3a) развернутые пики при 781,4 и 796 эВ.6 эВ можно приписать Co 2p _3/2 и Co 2p _1/2 орбиталям частиц Co ²⁺ , а пики при 780,0 эВ и 795,5 эВ соответствуют Co 2p _3/2 и Co 2p. _1/2 орбиталей Co ³⁺ видов ^28,38 . Пики при 784,6 и 802,8 эВ являются сателлитными пиками, которые можно приписать встряхивающему возбуждению высокоспиновых ионов Co ^{2+ 36} . Спектр N 1 s на рис. 3b можно разложить на четыре пика, расположенных на 398.6, 399,3, 400,7 и 401,8 эВ, соответствующие пиридиновому N, Co – N, пиррольному N и четвертичному N, соответственно ^41,42,43 . Для исследования химического состояния и координационного окружения атомов Co в частицах Co _SA -HC были проведены измерения структуры ближнего края поглощения рентгеновских лучей (XANES) и расширенные измерения тонкой структуры поглощения рентгеновских лучей (EXAFS). Как показано в спектрах XANES (рис. 3c), сравнение энергии адсорбции вблизи края с эталонным фталоцианином кобальта (CoPc) и фольгой Co предполагает, что одиночные атомы Co в частицах Co _SA -HC заряжены положительно, что согласуется с хорошо с предыдущими результатами ^38,44 .Кроме того, из EXAFS-спектров трех образцов (рис. 3d) для CoPc можно наблюдать главный пик при ~ 1,48 Å, который обычно приписывается тетраэдрической координации Co – N (Co – N ₄ ) ⁴⁴ . Координационный пик Co – N смещается в низкое положение R на 1,43 Å в частицах HC, показывая небольшое изменение координации Co – N. По сравнению со спектрами частиц HC и фольги Co, пик Co-Co около 2,1 Å не наблюдается в частицах Co _SA -HC, что указывает на атомно-диспергированные одиночные атомы Co ^45,46 .Кроме того, согласно параметрам подгонки, приведенным в дополнительной таблице 1, координационное число Co – N частиц Co _SA -HC составляет 3,3, что означает, что взаимодействие Co – N внутри частиц HC состоит из тридентата Co – N (Co– N ₃ ) и тетраэдрической (Co – N ₄ ) координации. Анализ методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) частиц Co _SA -HC показывает, что содержание кобальта составляет ~ 1,3%.

Фиг.3: Структурный анализ частиц Co _SA -HC.

a Co 2p и b N 1 с XPS-спектры частиц Co _SA -HC, c Co XANES-спектры и d -фурье-спектры EXAFS Co _SA -HC, Coil foil и Co фталоцианин (CoPc).

Электрохимические характеристики

На рисунке 4a показаны кривые циклической вольтамперограммы (CV) первых трех циклов электродов Se @ Co _SA -HC при скорости сканирования 0.1 мВ / с между 1,0 В и 3,0 В. Во время первого процесса разряда наблюдаются два пика при 1,74 и 1,78 В, которые могут быть связаны с литиированием различных молекул Se в композитах Se @ Co _SA -HC. ^47,48 . Однако эти два пика исчезают во втором процессе разряда одновременно с появлением двух пиков восстановления при примерно 1,81 и 2,02 В, возникающих в результате электрохимической активации электрода Se @ Co _SA -HC во время процесса литирования ^{16 , 49} .Во время процесса зарядки существует только один анодный пик при 2,07 В во всех циклах, и этот пик остается стабильным во время следующих циклов литирования / делитирования. Кривые CV после второго цикла перекрываются, что свидетельствует о хорошей электрохимической стабильности электродов Se @ Co _SA -HC. Как показано на дополнительном рисунке 15, кривые CV после 10-го и 100-го цикла очень хорошо перекрываются при более высокой скорости сканирования 2,0 мВ / с. На вставке к рис. 4а показаны профили напряжения гальваностатического разряда-заряда второго цикла Se @ Co _SA -HC при плотности тока 0.1 C. Процессы разряда и заряда демонстрируют стабильные плато напряжения около 2,0 В, что согласуется с характеристическими пиками на кривых CV. Удельная емкость электродов Se @ Co _SA -HC при различных плотностях тока в зависимости от номера цикла (начиная со второго цикла) представлена ​​на дополнительном рисунке 16a. Электроды Se @ Co _SA -HC демонстрируют высокую удельную емкость 613, 579, 569, 548, 516, 467, 427, 385 и 311 мА ч г ^-1 при плотностях тока 0.1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 20 и 50 C соответственно, что выше, чем у Se @ HC и Se @ Co _NP -HC (дополнительный рис. 16b). Когда скорость тока была возвращена к 1 ° C, высокая разрядная емкость 537 мА · ч г ^-1 все еще могла быть достигнута практически без ухудшения емкости, что свидетельствует о превосходной стабильности катодов Se @ Co _SA -HC. На дополнительном рисунке 17 показаны профили разряда и заряда Se @ Co _SA -HC, Se @ HC и Se @ Co _NP -HC при различных скоростях и циклах.Это указывает на то, что процессы разряда и заряда демонстрируют стабильные плато напряжения около 2,0 В. По сравнению с электродами Se / rGO и Se / MnO ₂ (дополнительный рис.18), катоды Se @ Co _SA -HC демонстрируют более высокую скорость электрохимических процессов. производительность в основном из-за улучшенной проводящей сети, о которой ранее сообщалось при использовании электродов на основе rGO для Li-Se аккумуляторов ⁵⁰ . Дополнительный рисунок 19 демонстрирует быстродействие неселенированного электрода Co _SA -HC при различных плотностях тока от 0.От 1 до 5 C. Он демонстрирует гораздо более низкую удельную емкость 43 мА ч г ^-1 при 0,1 C. Это указывает на то, что вклад емкости только от матрицы Co _SA -HC в Se @ Co _SA — Композит HC незначителен. Эта превосходная производительность превосходит показатели заявленных материалов на основе селена, особенно при высоких скоростях (рис. 4b и дополнительная таблица 2) ^{9,12,49,51,52} .

Рис. 4: Литий-ионные аккумуляторы катода Se @ Co _SA -HC.

a CV-кривые Se @ Co _SA -HC при скорости сканирования 0.1 мВ / с (первые три цикла) (вставка: профили напряжения разряда-заряда Se @ Co _SA -HC при 0,1 C). b Скоростная способность Se @ Co _SA -HC по сравнению с другими известными электродами на основе Se для Li – Se батарей. c Циклические характеристики и кулоновский КПД при 0,1 C для 100 циклов и затем 0,5 C для 1700 циклов. d Длительные циклы и кулоновский КПД при 50 C для 5000 циклов.

На рис. 4c, d показана циклическая стабильность катода Se @ Co _SA -HC.После 100 циклов при плотности тока 0,1 ° C (рис. 4c) катоды Se @ Co _SA -HC показали высокую обратимую емкость 563 мА ч г ^-1 с сохранением емкости 94%. На рисунке 4c также показаны циклические характеристики Se @ Co _SA -HC при плотности тока 0,5 C. Большая обратимая удельная емкость 457 мА ч г ^–1 была получена после 1700 циклов. Чтобы подчеркнуть роль атомарного Co, также была протестирована циклическая стабильность катодов Se @ HC и Se @ Co _NP -HC, как показано на дополнительном рис.20, что указывает на лучшее сохранение емкости Se @ Co _SA -HC. Кроме того, на дополнительном рисунке 21 показаны рабочие характеристики катода Se @ Co _SA -HC с высокой поверхностной загрузкой селена около 5 мг / см ^-2 при 0,2 ° C в течение 100 циклов, демонстрируя стабильную циклируемость и высокую емкость. Когда массовая доля селена в композиционных материалах была увеличена до 73%, полученные катоды Se @ Co _SA -HC с высокой загрузкой Se выдавали 242 мА ч г ^-1 при 0.2 ° C после 100 циклов и 220 мА ч g ^-1 при 0,5 ° C после 100 циклов (дополнительный рисунок 22). Как показано на дополнительном рисунке 23, композитный катод Se @ Co _SA -HC работал в течение 1500 циклов при 5 ° C с уменьшением емкости всего 0,015% за цикл с 10-го по 1500-й цикл, наряду с кулоновской эффективностью почти 100%, что свидетельствует о достаточно стабильном увеличенном сроке службы. Более того, чтобы дополнительно продемонстрировать длительный срок службы Li-Se батареи, длительный срок службы при высокой температуре 20 ° C (дополнительный рис.24) и 50 ° C (рис. 4d). Электроды Se @ Co _SA -HC показали замечательную емкость 237 мА ч г ^-1 после 2500 циклов со снижением емкости 0,015% за цикл при плотности тока 20 C и 267 мА ч г ^-1 после 5000 циклов. циклы со снижением емкости 0,0067% за цикл при плотности тока 50 ° C, и оба имели почти 100% кулоновский КПД. Насколько нам известно, о такой чрезвычайно хорошей циклической стабильности Li-Se батарей, особенно при высоких токах, таких как 50 C в течение 5000 циклов, ранее не сообщалось ^{9,12,49,51,52} .

Для дальнейшего уточнения электрохимических процессов в электродах Se @ Co _SA -HC после первого цикла разряд-заряд при 3,0 В были проведены измерения XPS. По сравнению с чистым Co _SA -HC, имеется новый пик при 290,5 эВ в XPS-спектре C 1 s для электродов Se @ Co _SA -HC, как показано на дополнительном рисунке 25a. Этот пик был обнаружен после первого цикла разряд-заряд до 3,0 В, что указывает на образование связей C – Se ^7,47,53 .Этот пик, вероятно, можно приписать сильному взаимодействию между молекулой Se и углеродным каркасом или взаимодействию между частицами Se и карбонильной группой ⁷ . Пики с центрами при 55,6 и 56,3 эВ в спектре Se 3d XPS на дополнительном рис. 25b приписываются Se 3d _5/2 и Se 3d _3/2 , соответственно. Кроме того, широкий пик, расположенный при 59,6 эВ, приписывается связи C – Se ^7,47,53 , что согласуется с результатами C1s XPS-спектров высокого разрешения.Только один пик может быть восстановлен из спектра N 1s на дополнительном рисунке 25c. Это пик, расположенный при 400,0 эВ, что соответствует пирролу N.

Чтобы понять отличную скоростную способность Se @ Co _SA -HC в Li-Se батареях, электрохимическая кинетика была исследована путем измерения CV при различных скоростях сканирования. от 0,1 мВ / с до 0,5 мВ / с. Как показано на рис. 5а, есть два катодных пика (обозначенные как R1 и R2), относящиеся к двум последовательным реакциям при 0,1 мВ / с. При увеличении скорости сканирования до 0.5 мВ / с пик R1 становится доминирующим, тогда как интенсивность пика R2 относительно мала. При скорости сканирования 0,5 мВ / с пик R2 на ВАХ практически исчезает. Для дальнейшего анализа разницы в кинетике текущие изменения скорости сканирования могут быть проанализированы как log ( i ) = log ( a ) + b log ( v ), где i и v — пиковый ток и скорость сканирования, а a и b — производные параметры ⁵⁴ .Кинетику реакции можно проанализировать с помощью значений b. Когда значение b достигает примерно 0,5, во время электрохимических реакций происходит процесс, ограниченный диффузией. Электрохимическое поведение является процессом, ограниченным границей раздела и более емкостным, тогда значение b ближе к 1, что указывает на более быстрые кинетические процессы ⁵⁵ . Как показано на рис. 5b, аппроксимирующая кривая представляет собой почти линейную зависимость, и значение наклона пика R1, значение наклона пика R2, значение наклона пика O рассчитываются как 0.85, 0,85 и 0,84 соответственно. Это указывает на то, что превращение Se в Li ₂ Se происходит быстрее, чем превращение Li ₂ Se в Se, и оба превращения далеки от процесса, контролируемого диффузией. Рисунок 5c показывает, что 85% общей емкости составляет емкостный процесс при скорости сканирования 0,5 мВ с ⁻¹ . С увеличением скорости сканирования относительное отношение емкостного вклада к общей емкости постепенно увеличивается, как показано на рис. 5d.Считается, что емкостное поведение тесно связано со степенью электрохимической динамики или кинетики в электродах батареи ⁵⁶ . Таким образом, высокое соотношение емкостного регулирования в электродах батареи очень выгодно для быстрого переноса ионов лития, что приведет к превосходным электрохимическим характеристикам в отношении скоростных характеристик и длительной цикличности.

Рис. 5: Кинетический анализ электрохимического поведения электрода Se @ Co _SA -HC.

a Кривые CV Se @ Co _SA -HC от 0,1 до 0,5 мВ / с. b Графики линейной аппроксимации логарифма ₁₀ -преобразованных пиковых токов в зависимости от скорости сканирования. c Вклад емкостного процесса при скорости сканирования 0,5 мВ с ⁻¹ . d Коэффициент вклада емкостного процесса при разных скоростях сканирования.

Для дальнейшей оценки электрохимических процессов и кинетики реакций Li – Se при использовании композитных катодов Se @ Co _SA -HC были получены спектры ЭИС в зависимости от состояния разряда / заряда.Дополнительный рис. 26a иллюстрирует типичный профиль разряда / заряда Li-Se батареи с использованием композитного катода Se @ Co _SA -HC при 0,1 C. Спектры EIS электрода Se @ Co _SA -HC на различной глубине (отмечены на дополнительном рисунке 26a) во время процесса разряда / заряда показаны на дополнительном рисунке 26b. Все результаты показывают два вдавленных или перекрывающихся полукруга, за которыми следует наклонная линия. Для Li-Se аккумуляторов на основе электролита на основе эфира первый полукруг и второй полукруг в спектрах EIS для Li-Se аккумуляторов можно отнести к сопротивлению переносу заряда Se / C-электрода и накоплению межфазного слоя на поверхности катода, соответственно ⁵⁷ .В сочетании с результатами XPS на дополнительном рис. 25 предполагается, что стабильный слой сформировался на поверхности частиц Se @ Co _SA -HC во время первого процесса литирования. Несмотря на растворимость Se, полиселенидов лития и Li ₂ Se в электролитах на основе простых эфиров ¹¹ , побочные реакции были ограничены при использовании композитов Se @ Co _SA -HC и образовавшегося Li _x Se может быть защищенным от дальнейшей реакции стабильным слоем.Эквивалентная схема для фитинга показана на вставке к дополнительному рис. 26c. В эквивалентных схемах R ₀ представляет собой импеданс, который в основном определяется сопротивлением электролита, R ₁ представляет собой сопротивление переносу заряда на границе раздела проводящего агента, а R ₂ представляет собой сопротивление межфазного слоя ^{. 57} . CPE1 представляет емкость двойного слоя (C _dl ), а CPE2 (элемент постоянной фазы) описывает емкость пространственного заряда слоя.W ₀ — импеданс Варбурга, соответствующий процессам диффузии полиселенидов. Значения сопротивления (R ₁ и R ₂ ), полученные из дополнительного рисунка S26b, суммированы на дополнительном рисунке S26c. На дополнительном рис. S27 показаны типичные графики Найквиста, собранные при различных состояниях разряда-заряда, и их подогнанные кривые с двумя вдавленными или перекрывающимися полукругами. Полученные значения сопротивления представлены в дополнительной таблице 3. Значение R ₁ относительно стабильно на протяжении всего цикла, что указывает на отличную способность к переносу заряда.Изменение сопротивления переносу заряда приписывается превращению короноподобного Se ₈ в Li ₂ Se _x во время процесса разряда с последующим сохранением аморфных цепочечных молекул Se во время процесса заряда. Образование стабильного слоя и обратимые превращения Se ответственны за превосходные электрохимические характеристики. Ячейка с катодом Se @ Co _SA -HC после 1700 циклов была разобрана, и полученные катодные материалы Se @ Co _SA -HC были охарактеризованы с помощью ПЭМ.Как показано на дополнительном рис. 28а, наблюдается, что морфология катода Se @ Co _SA -HC хорошо сохранилась, что указывает на превосходную стабильность структуры катода. Из изображений картирования элементов STEM на дополнительном рис. 28c, d были получены изображения энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) для определения элементного распределения кобальта и селена, которые равномерно распределены по всему углеродному каркасу. Как показано на дополнительном рис. 28b, однородный тонкий слой толщиной ~ 20 нм был идентифицирован на поверхности электрода после длительного цикла.Эти характеристики подтвердили, что состав слоя может быть Li ₂ Se ₂ / Li ₂ Se, что может улучшить циклические характеристики Li-Se батарей. Этот результат согласуется с ранее опубликованной литературой ⁵⁸ . Кроме того, спектры EIS были записаны при напряжении холостого хода перед циклическим включением и после 1-го цикла, 2-го цикла, 5-го цикла, 10-го цикла и 50-го цикла при 0,1 ° C (дополнительный рисунок 29), 2 ° C (дополнительный рисунок 30), 5 ° C. (Дополнительный рис.31) и 20 C (дополнительный рисунок 32). Как показано на дополнительном рис. 29–32, сопротивление переносу заряда очень стабильно после заряда / разряда при различных плотностях тока. Эти результаты еще больше подтверждают наше утверждение о том, что материалы Se @ Co _SA -HC обладают превосходными характеристиками. Кроме того, также обнаружено, что диаметр полукруга при 5 ° C и 20 ° C уменьшается со временем, что может быть связано с дальнейшей реакцией превращения с ионами лития и стабилизацией слоя с увеличением времени цикла ⁵⁹ .

Благодаря электрокаталитическому эффекту, возникающему из-за одиночных атомов кобальта в частицах Co _SA -HC, электрод Se @ Co _SA -HC показывает самые низкие перенапряжения в профилях заряда среди трех материалов после синтеза (рис. 6a). . Это соответствует меньшему значению изменения напряжения ΔV (наименьший гистерезис напряжения) испытательных ячеек при использовании Se @ Co _SA -HC для получения кривых разряд-заряд при плотности тока 0,1 C по сравнению с Se @ HC и Se. @Co _NP -HC, как показано на рис.6б. Методика гальваностатического прерывистого титрования (GITT) и спектры EIS были использованы для определения каталитического эффекта отдельных атомов кобальта в Li-Se батареях. Графики GITT для Se @ Co _SA -HC и Se @ HC (дополнительный рис. 33a) и коэффициентов диффузии D _Li ⁺ (дополнительный рис. 33b) рассчитанного Se @ Co _SA -HC из графиков GITT было оценено как 1,02 × 10 ⁻¹³ ~ 1,7 × 10 ⁻¹³ (дополнительное примечание 1), что почти в десять раз больше, чем для катода Se @ HC (1.03 × 10 ⁻¹⁴ ~ 8,35 × 10 ⁻¹⁴ (дополнительное примечание 1)), что указывает на лучшую электрохимическую кинетику для катодных материалов Se @ Co _SA -HC в Li-Se батареях. Согласно уравнению Батлера – Фольмера и спектрам EIS (дополнительный рис. 34), плотность тока обмена i ₀ для катода Se @ Co _SA -HC и Se @ HC составляет 1,14 и 0,76 мА см ⁻² ( Дополнительное примечание 2) соответственно. Чтобы подтвердить каталитическую роль и стабильность отдельных атомов кобальта после длительного цикла, ячейка после цикла в течение 1700 циклов была разобрана, и катод Se @ Co _SA -HC был извлечен и охарактеризован.На изображениях, полученных с помощью высокоугловой кольцевой сканирующей электронной микроскопии в темном поле (HAADF-STEM) на дополнительном рисунке 35, были четко обнаружены яркие точки с высокой плотностью (выделены красными кружками), что свидетельствует о том, что отдельные атомы кобальта в Se @ Co _{Катод SA} -HC стабилен при длительном циклировании. Все эти ключевые кинетические параметры подтверждают каталитический эффект отдельных атомов кобальта.

Рис. 6: Каталитические эффекты частиц Co _SA -HC для Li-Se батарей.

a Профили заряда первого цикла при 0,1 C и b Профиль разряда-заряда при 0,1 C для Se @ Co _SA -HC, Se @ HC и Se @ Co _NP -HC. c Энергетические профили восстановления полиселенидов лития на носителях NC и Co – NC (вставки: оптимизированные адсорбционные конформации промежуточных частиц на подложке NC и Co – NC). Энергетические профили превращения кластеров Li ₂ Se на NC ( d ) и Co – NC ( e ).(На вставках: начальная, переходная и конечная структуры соответственно.) Коричневые, розовые, зеленые, синие и голубые шары представляют собой атомы C, Se, Li, N и Co соответственно.

Для дальнейшего подтверждения каталитической активности одиночных атомов Co после циклирования мы провели визуальное наблюдение подавления образования полиселенидов лития во время циклического процесса посредством катализа одиночных атомов Co. Катод Se @ Co _SA -HC после цикла в течение 1700 циклов и очищенный катод Se @ HC после цикла 0.Для визуального наблюдения использовали 5 ° C для 100 циклов. Как показано на дополнительном рис. 36a, использовалась ячейка H-типа, в которой в качестве катода использовались циклический катод Se @ Co _SA -HC и неизолированный катод Se @ HC. Электролит в ячейке с циклическим неизолированным катодом Se @ HC (дополнительный рис. 36b, c) изменился с бесцветного на желтый после первого процесса разряда, что означает растворение полиселенидов в электролите ⁶⁰ . Понятно, что при использовании чистого катода Se @ HC без одиночных кобальтовых катализаторов полиселениды лития отделялись от катода и растворялись в электролите, что указывает на то, что чистый катод Se @ HC обладает плохой иммобилизацией полиселенидов.

Напротив, изменение цвета электролита для циклического катода Se @ Co _SA -HC не наблюдалось в течение трех циклов. Дополнительный рис. 36d, e показывает, что катод Se @ Co _SA -HC с циклическим циклом ячейки представляет собой прозрачный электролит без изменения цвета, что указывает на то, что электрокатализатор на основе атомарного кобальта может эффективно облегчать растворение полиселенидов, максимизировать иммобилизацию полиселенидов, электрокатализировать превращение из полиселениды к Li ₂ Se.Таким образом, этот визуальный эксперимент подтверждает, что отдельные атомы кобальта играют важную роль, что превращение полиселенидов в Li ₂ Se было электрокаталитическим, иммобилизация полиселенидов была максимальной и растворение полиселенидов было ингибировано. Это визуальное наблюдение с использованием электродов с циклическим перемещением четко подтвердило, что одноатомные кобальтовые катализаторы остаются активными после длительных циклов.

Для дальнейшего понимания улучшения кинетики реакции заряда / разряда катодов Se @ Co _SA -HC были выполнены расчеты из первых принципов для исследования различных возможных реакций полиселенидов лития на углеродном носителе, легированном азотом (NC). в качестве эталона и носителей из атомов углерода, легированного Co / азотом (Co – NC).Как показано на дополнительном рис. 37, в нашем моделировании рассматривались две модели легированного азотом углерода без атомов Со и с атомами Со. Обратимой общей реакцией образования Li ₂ Se, происходящего из Se ₈ и Li, считали ¹² . Во время разряда первая стадия включает восстановление Se ₈ и образование Li ₂ Se ₈ с последующим дальнейшим восстановлением и диспропорционированием с образованием трех промежуточных полиселенидов лития, а именно: Li ₂ Se _{. 6} , Li ₂ Se ₄ и Li ₂ Se ₂ , достигая образования Li ₂ Se в качестве конечного продукта ¹² .Свободные энергии Гиббса были рассчитаны для указанных выше реакций как на носителях NC, так и на Co – NC (дополнительная таблица 4). Оптимизированные структуры промежуточных продуктов и их профили свободной энергии Гиббса показаны на рис. 6c. Можно заметить, что превращения Se ₈ в Li ₂ Se ₆ являются экзотермическими, и следующие три стадии включают превращение Li ₂ Se ₄ , Li ₂ Se ₂ , и Li ₂ Se являются эндотермическими.Наибольшая положительная свободная энергия Гиббса может быть обнаружена в процессе преобразования из Li ₂ Se ₂ в Li ₂ Se, что свидетельствует о его роли как шага, определяющего скорость во всем процессе разряда. Свободная энергия Гиббса для Co – NC носителя (0,85 эВ) намного ниже, чем у носителя NC (0,96 эВ), что указывает на то, что восстановление Se термодинамически более благоприятно на Co – NC, чем на носителе NC. В процессе зарядки преобразование Li ₂ Se является первым этапом ⁷ .С помощью метода подталкиваемых эластичных лент с помощью метода «подталкиваемого изображения» были рассчитаны энергия трансформации и барьер Li ₂ Se для оценки кинетики реакции делитирования от Li ₂ Se до селена на поверхностях Co – NC и NC носителей. На рис. 6d, e показаны энергетические профили процессов трансформации как на Co – NC, так и на NC носителях. Расчетные энергетические барьеры превращения Li ₂ Se носителей Co – NC (1,82 эВ) меньше, чем у NC (2,04 эВ), что свидетельствует о том, что атомные наночастицы кобальта служат активными центрами для усиления фазового превращения Li _2. Se и использование Se в Li – Se батареях.

Кроме того, из результатов расчета методом DFT, показанных в дополнительной таблице 5, длина связи Li – Se на поверхности Co – NC носителя увеличена, что свидетельствует о ослаблении взаимодействия между атомом Li и остальной частью молекулы. Это приводит к более легкому делитированию полиселенидов лития, подтверждая роль катализаторов с одним атомом Со. Поэтому мы предложили механизм, согласно которому отдельные атомы Co могут быстро катализировать превращение Li ₂ Se ₂ в Li ₂ Se во время процесса разряда и превращение Li ₂ Se во время процесса зарядки.Чтобы продемонстрировать механизм, схематическая иллюстрация механизмов электродной реакции для катодов Se @ Co _SA -HC показана на дополнительном рис. 38. Ограниченные полиселениды в углеродном каркасе могут быть полностью восстановлены до Li ₂ Se путем однократного восстановления. катализаторы атома Со, приводящие к высокой утилизации селена. Следовательно, атомарный кобальт на носителе Co – NC может эффективно облегчать растворение полиселенидов, электрокатализировать превращение полиселенидов в Li ₂ Se и минимизировать энергетические барьеры реакции, что приводит к полному использованию селена, превосходной способности к циклированию. , и обратимая способность.

Пункты сдачи-сдачи вторсырья | Округ Вустер, Мэриленд

** Центральные полигоны и центры удобства домовладельцев (HOCC) будут закрыты в субботу, 4 июля 2020 г., HOCC возобновят работу в стандартное время в воскресенье 5 июля 2020 г. **

Berlin Homeowners Convenience Center — (6 контейнеров) — 410-641-4910
9636 Mill Haven Road, Berlin, MD 21811

7:30 — 17:30 Понедельник, вторник, четверг, пятница и суббота
1: Воскресенье: с 00 до 17:00. По средам выходной.
Не работает: Новый год, Страстная пятница, День памяти, 4 июля, День труда, День Благодарения и Рождество.

Принимает — газеты, смешанная бумага, журналы, стеклянные, пластиковые, металлические, алюминиевые и биметаллические банки, картон, отработанное масло, аккумуляторы и электроника, текстиль (одежда).

Berlin Recycling Drop-Off Center — (7 контейнеров)
Rt 50 — Ocean Gateway, Berlin, MD 21811 — Рядом с Wal-Mart / Samuel Bowen Blvd.

Открыто круглосуточно — без персонала

Принимаются — газеты, картон, смешанная бумага, журналы, стекло, пластик, алюминиевые и биметаллические банки и картон.

Bishopville
Intersection of Rt. 113 & Bishopville Road, Bishopville, MD

Открыт круглосуточно — без персонала

Принимаются — газеты, картон, смешанная бумага, журналы, стеклянные, пластиковые, алюминиевые и биметаллические банки.

The Central Landfill (только для домовладельцев и переработчиков) -410-632-3177
7091 Central Site Lane, Newark, MD 21841

7:30 — 16:00 с понедельника по субботу
Закрыт по воскресеньям.
Закрыт в Новый год, Страстную пятницу, День памяти, 4 июля, День труда, День Благодарения и Рождество.

Принимает — газеты, смешанная бумага, журналы, стекло, пластик, алюминиевые и биметаллические банки, картон, металл и бытовая техника, дворовые отходы, отработанное масло, батареи и электроника, текстиль (одежда)

Округ Школы и офисные здания
Округ управляет пикапом для вторичной переработки во всех административных зданиях и школах графства. Собраны бумага, картон, пластик и банки.

Оушен Пайнс — (5 контейнеров)
Рядом с пожарной частью Южных ворот.

Открыт круглосуточно — без персонала

Принимаются — газеты, смешанная бумага, журналы, стеклянные, пластиковые, алюминиевые и биметаллические банки и картон, текстиль (одежда).

Pocomoke Город Центр удобства домовладельцев — (5 контейнеров) — 410-957-3044
Byrd Rd. Pocomoke City, MD 21851

7:30 — 17:30 Понедельник, Вторник, Четверг, Пятница и Суббота
13:00 — 17:00 Воскресенье
Закрыто по средам.
Не работает: Новый год, Страстная пятница, День памяти, 4 июля, День труда, День Благодарения и Рождество.

Принимает — газеты, смешанная бумага, журналы, стекло, пластмассовые, алюминиевые и биметаллические банки, картон, металл, дворовые отходы, отработанное масло, батареи и электроника, текстиль (одежда).

Центр комфорта домовладельцев Snow Hill — (5 контейнеров) — 410-632-1786
Holly Rd. (За комбикормовым заводом Тайсона) Snow Hill, MD 21863.

7:30 — 17:30 понедельник, вторник, четверг, пятница и суббота
13:00 — 17:00 в воскресенье
Закрыто по средам.
Не работает: Новый год, Страстная пятница, День памяти, 4 июля, День труда, День Благодарения и Рождество.

Принимает — газеты, смешанная бумага, журналы, стекло, пластмассовые, алюминиевые и биметаллические банки, картон, металл, отработанное масло, батареи и электроника, текстиль (одежда).

Whaleyville — (4 контейнера)
RT 610 — Whaleyville Rd. & Shepards Crossing Rd. Whaleyville, MD 21872 — В парке рядом с почтовым отделением США

Открыто круглосуточно — Без персонала

Принимаются — Газеты, картон, смешанная бумага, журналы, стеклянные, пластиковые, алюминиевые и биметаллические банки.

.

No related posts.