CC BY
39
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2011, том 54, №7__________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 539.21:537.31
Х.С.Каримов, академик АН Республики Таджикистан Х.М.Ахмедов,
М.Тарик Сайид*, И.Хамидов, З.М.Рахматова ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК, п-1пР И ОРАНЖЕВОГО АЗОКРАСИТЕЛЯ
Центр исследования и использования возобновляемых источников энергии при Физикотехническом институте им.С.У.Умарова АН Республики Таджикистан,
Институт технологии и прикладных наук им.Гулам Исхак Хана (Пакистан)
В работе приведены результаты исследования электрохимических элементов на основе углеродных нанотрубок, п-1пР, водного раствора оранжевого азокрасителя (ОАК) и проводящего стекла. Показано, что с повышением концентрации электролита (ОАК) значение тока короткого замыкания и напряжение холостого хода элементов возрастают. Данные элементы могут быть использованы для демонстрационных целей в измерительной технике.
Ключевые слова: электрохимический элемент - углеродные нанотрубки - неорганический полупро-подник - органический полупроводник - кокцентрация электролита - проводящее стекло.
В последние годы углеродные нанотрубки (УНТ) исследовались интенсивно и на их основе был разработан ряд электронных приборов, включая датчики давления, температуры, перемещения и т.п. [1-3]. Высокая эффективность разработанных приборов стимулировала проведение исследований в различных областях техники и технологий. На основе органического полупроводника - оранжевого азокрасителя (ОАК) было разработано несколько электрохимических элементов [4-7]. В данных электрохимических элементах в качестве электролита использовался водный раствор ОАК (Сп Н17 N5 О2).
В настоящей работе представлены результаты исследования параметров и характеристик элементов УНТ/ОАК/ПС и n-InP/ОАК/ПС при различных концентрациях электролита. Электролит представлял собой раствор ОАК в дистиллированной воде. Пресс-таблетка УНТ диаметром 10 мм и толщиной 2 мм изготовлена из производимых промышленностью нанопорошков УНТ и пластинки проводящего стекла (ПС) размером 10 х 55 мм2 , которая служила в качестве электродов в электрохимическом элементе. Параметры электрохимического элемента n-InP/ОАК/ПС приведены в [5].
В работе [8] приведена проекция электрохимического элемента УНТ/ОАК/ПС на вертикальной плоскости. Расстояние между электродами 8 мм.
В таблице приведены данные зависимости тока короткого замыкания (!кз) и напряжения холостого хода (Ухх) электрохимических элементов УНТ/ОАК/ПС и n-InP/ОАК/ПС от концентрации электролита. Измерения проводились при комнатной температуре.
Адрес для корреспонденции: Ахмедов Хаким Мунавварович. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул.Айни, 299/1, Физико-технический институт АН РТ. E-mail: [email protected]
Таблица
Зависимость тока короткого замыкания и напряжения холостого хода электрохимических элементов
от концентрации электролита
Электрохимический элемент Концентрация ОАК (вес.%) 1кз (мкА) Ухх (тВ)
0.75 30 155
УНТ/ОАК/ПС 1.5 42 160
3 50 170
0.75 8 177
п-1пР/ОАК/ПС 1.5 15 188
3 20 222
Как видно из таблицы, возрастание концентрации электролита в электрохимических элементах приводит к росту значения тока короткого замыкания и напряжения холостого хода соответственно в 1.7-2.5 и 1.1-1.3 раза.
На рисунке приведены вольт-амперные характеристики электрохимических элементов УНТ/ОАК/ПС и п-1пР/ОАК/ПС, измеренные при различных концентрациях электролита. Видно, что при одном и том же значении напряжения ток в электрохимических элементах возрастает с ростом концентрации электролита. Соответственно площадь, ограниченная кривой вольт-амперных характеристик, равная мощности электрохимического элемента, возрастает с ростом концентрации электролита.
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 50 100 150 200 250
а б
Рис. Вольт-амперные характеристики электрохимических элементов УНТ/ОАК/ПС и п-1пР/ОАК/ПС при различных концентрациях электролита: 1 - 3 вес.%; 2 - 1.5 вес.%; 3 - 0.7 вес.%; а) УНТ/ОАК/ПС; б) п-1пР/ОАК/ПС.
Полученные результаты, в общем, характерны для электрохимических элементов, и механизм этих явлений описан для классических элементов в литературе [9].
Таким образом, в данной работе исследованы электрохимические элементы на основе углеродных нанотрубок, п-1пР и оранжевого азокрасителя. Показано, что с ростом концентрации электролита в четыре раза, ток короткого замыкания и напряжение холостого хода электрохимических элементов УНТ/ОАК/ПС и п-1пР/ОАК/ПС возрастают соответственно в 1.7; 2.5 и 1.1; 1.3 раза.
Поступило 17.05.2011 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Crow R.I.,Wang Q. et all. - Apll.Phys.Lett, 2005,v.86, pp. 1-9.
2. Saleem M., Karimov Kh.S. et all - Physical E, 2010, v.43, pp.28-32.
3. Cantalini C., Valentini L. et all - Sensors Actuators, 2003, v.95, pp. 195-202.
4. Каримов Х.С., Ахмедов Х.М. и др. - ДАН РТ, 2006, т. 49, № 5, с.423-427.
5. Каримов Х.С., Ахмедов Х.М. и др. - ДАН РТ, 2007, т.50, № 4, с.323-327.
6. Каримов Х.С., Бабаджанов П. и др. - ДАН РТ, 2003, т.46, № 9, с.93-97.
7. Каримов Х. С., Ахмедов Х.М. и др. - ДАН РТ, 2011, т.54, № 2, с. 115-118.
8. Каримов Х.С., Ахмедов Х.М. и др. - ДАН РТ, 2011, т. 54, № 5, с.
9. Hibbert D.B. Introduction to electrochemistry. - London: Macmillan Press L, 1994, pp.294.
Х.С.Каримов, Х.М.Ахмедов, М.Тарик Сайид*, И.Хамидов, З.М.Рахдоатова ЭЛЕМЕНТИ ЭЛЕКТРОХИМИЯВЙ ДАР АСОСИ НАНОТРУБКАХОИ КАРБОНЙ, n-InP ВА АЗОРАНГКУНАНДАИ НОРИНОЙ
Маркази тащиц ва тадбици манбаъ^ои барцароркунандаи энергияи назди Институти физикаю-техникаи ба номи С. У. Умарови Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон, *Институти технология ва илмх;ои бунёдии ба номи Гулом Ис^оц Хон, Покистон
Дар макола натичах,ои татк,ик,оти элементи электрохимиявй дар асоси нанотрубках,ои карбонй, n-InP, азорангкунандаи норинчй ва шишаи чараёнгузаронанда оварда шулааст. Ни-шон дода шудааст, ки бо зиёдшавии консентратсияи электролит чараёни электрикй ва тттиддати элемент зиёд мешаванд.
Калима^ои калиди: элементи элетрохимиявй - нанотрубкауои карбонй - нимноцили гайриорганикй - нимноцили органикй - консентратсияи электролит - шишаи цараёнгузаронанда
Kh.S.Karimov, Kh.M.Akhmedov, M.Tarik Cajid*, I.Hamidov, Z.M.Rahmatova ELECTROCEMICAL ELEMENT ON THE BASE OF CARBON NANO-TUBES,
n-InP AND ON ORANGE DYE
Center of Research and Usage of Renewable Sources of Energy under the S.U. Umarov Physical-Technical Institute, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan, Gulam Ishak Khan Institute of Technology and Applied Sciences, Pakistan In this paper the properties of electrochemical element on the base of carbon nanotubes, n-InP and orange dye are described. It is shown that at increase of the electrolyte concentration the values of the short-cirenit current and open- cirenit voltage are increased.
Key words: electrochemical cell - carbon nanotubes - inorganic semiconductor - organic semiconductor -concentration of electrolyte - conductive glass.
