На главную К списку выставокАрхив выставок

Электрохимия

Журнальные статьи

1. PDF
Akanda M.R. et al. Review-Recent Advancements in the Utilization of Indium Tin Oxide (ITO) in Electroanalysis without Surface Modification // J. Electrochem. Soc. 2020. Vol. 167, № 3. P. 037534.

Indium tin oxide (ITO), as an electrode, has superiority over metal electrodes commonly used for electroanalysis due to its low cost, low electrochemical background response, wide working potential window, easy surface functionalization and commercial availability. However, researchers have often modified its surface with electron mediators/electrocatalysts to improve its electrocatalytic properties. The modification of the ITO surface with electron mediators/electrocatalysts is tedious, time consuming, and expensive and often suffers from reproducibility problems. As an alternative to this modification step, scientists have tried to develop different strategies to utilize ITO without modification by electron mediators/electrocatalysts. The suitability of bare ITO electrodes i) to obtain potential electrochemical responses from some electroactive species with high signal to noise (S/N) ratios and ii) to possibly improve the S/N ratio with additional signal amplifying systems make it a very lucrative tool for electrochemists. To promote its advancement, it is of great significance to summarize the recent advances and to highlight its excellence in electroanalysis. Thus, this review summarizes literature published up to 2019, focusing specifically on self-electrocatalytic properties of ITO toward suitable electroactive molecules and signal amplification strategies from bare/electroinactive-binder-modified ITO platforms and evaluating their performance in electrochemical sensing. In addition, the review outlines the scope for further research in this context. (C) 2020 The Author(s). Published on behalf of The Electrochemical Society by IOP Publishing Limited.

http://dx.doi.org/10.1149%2F1945-7111%2Fab64bd

2. PDF
Alden S.E. et al. Array Microcell Method (AMCM) for Serial Electroanalysis // ChemElectroChem. 2020. Vol. 7, № 5. P. 1084–1091.

We describe a method for electrochemical measurement and synthesis based on the combination of a mobile micropipette and a microelectrode array, which we term the array microcell method (AMCM). AMCM has the ability to address single electrodes within a microelectrode array (MEA) and provides a simple, low-cost format to enable versatile electrochemical measurements. In AMCM, a droplet at the tip of a movable micropipette (inner diameter of 50 mu m) functions as an electrochemical cell, in which the electrode area is defined by a microelectrode of the array. We also report carbon MEAs that are well suited for AMCM and are fabricated from pyrolyzed photoresist films (PPFs). PPF-MEAs with nominal electrode diameters of 5.5 mu m are characterized by AMCM, standard macroscale electrochemical methods, and finite element modeling. The versatility of AMCM is demonstrated by measurement of single Pt microparticles and by electrodeposition of shape-controlled Pt nanoparticles.

http://dx.doi.org/10.1002%2Fcelc.201901976

3. PDF
Ananthaneni S., Smith Z., Rankin R.B. Graphene Supported Tungsten Carbide as Catalyst for Electrochemical Reduction of CO2 // Catalysts. 2019. Vol. 9, № 7. P. 604.

Electrochemical reduction of CO2 to useful chemical and fuels in an energy efficient way is currently an expensive and inefficient process. Recently, low-cost transition metal-carbides (TMCs) have been proven to exhibit similar electronic structure similarities to Platinum-Group-Metal (PGM) catalysts and hence, can be good substitutes for some important reduction reactions. In this work, we test graphene-supported WC (Tungsten Carbide) nanoclusters as an electrocatalyst for the CO2 reduction reaction. Specifically, we perform density functional theory (DFT) studies to understand various possible reaction mechanisms and determine the lowest thermodynamic energy landscape of CO2 reduction to various products, such as CO, HCOOH, CH3OH, and CH4. This in-depth study of reaction energetics could lead to improvements and development of more efficient electrocatalysts for CO2 reduction.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fcatal9070604

4. PDF
Bonetti G. et al. Effective Enantiodiscrimination in Electroanalysis Based on a New Inherently Chiral 1,1 ’-Binaphthyl Selector Directly Synthesizable in Enantiopure Form // Molecules. 2020. Vol. 25, № 9. P. 2175.

Enantioselective electroanalysis, which aims to discriminate the enantiomers of electroactive chiral probes in terms of potential difference, is a very attractive goal. To achieve this, its implementation is being studied for various "inherently chiral" selectors, either at the electrode surface or in the medium, yielding outstanding performance. In this context, the new inherently chiral monomer Naph(2)T(4) is introduced, based on a biaromatic atropisomeric core, which is advantageously obtainable in enantiopure form without HPLC separation steps by a synthetic route hinging on enantiopure 2,2'-dibromo-1,1'-binaphthalenes. The antipodes of the new inherently chiral monomer can be easily electrooligomerized, yielding inherently chiral electrode surfaces that perform well in both cyclic voltammetry (CV) enantiodiscrimination tests with pharmaceutically interesting molecules and in magnetoelectrochemistry experiments.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fmolecules25092175

5. PDF
Chen L.-Y. et al. Mechanism and kinetics for both thermal and electrochemical reduction of N-2 catalysed by Ru(0001) based on quantum mechanics // Physical Chemistry Chemical Physics. 2019. Vol. 21, № 32. P. 17605–17612.

The conversion of N-2(g) to NH3(g) is an important industrial process that plays a vital role in sustaining the current human population. This chemical transformation relies heavily on the Haber-Bosch process (N-2 thermal reduction, N2TR), which requires enormous quantities of energy (2% of the world supply) and extreme conditions (200 atm and 500 degrees C). Alternatively, N-2(g) can be reduced to NH3(g) through electrochemical means (N2ER), which may be a less energy intensive and lower-capital approach since the H atoms come from H2O not H-2. However, N2ER efficiency is far from satisfactory. In order to provide the basis for developing a new generation of energy efficient processes, we report the detailed atomistic mechanism and kinetics for N2ER on Ru(0001) along with a comparison to N2TR. We obtained these results using a new electrochemical model for quantum mechanics (QM) calculations to obtain free energy surfaces for all plausible reaction pathways for N2ER under a constant electrode potential of 0.0 V-SHE. For both processes, the elementary steps involve several steps of breaking of the NN bonds, hydrogenation of surface N2HX or NHX, and NH3 release. We find similar energetics for the NN cleavage steps for both systems. However, the hydrogenation steps are very different, leading to much lower free energy barriers for N2ER compared to N2TR. Thus, N2ER favors an associative route where successive hydrogen atoms are added to N-2 prior to breaking the NN bonds rather than the dissociative route preferred by N2TR, where the NN bonds are broken first followed by the addition of Hs. Our QM results provide the detailed free energy surfaces for N2ER and N2TR, suggesting a strategy for improving the efficiency of N2ER.

http://dx.doi.org/10.1039%2Fc9cp03187a

6. PDF
Deng Z.X. et al. Effect of protein adsorption on bioelectrochemistry of electrospun core-shell MWCNTs/gelatin-Hb nanobelts on electrode surface // Process Biochem. 2020. Vol. 96. P. 73–79.

Implantable electrochemical biosensor is one powerful tool for the accurate and reliable measurements of small molecules in vivo. However, the electrode is inevitably subjected to the protein adsorption when implanted into the living animals, affecting the sensitivity and stability of biosensor. Herein, we designed the multi-walled carbon nanotubes/gelatin-hemoglobin (MWCNTs/gelatin-Hb) core-shell nanobelts constructed on glassy carbon electrode (GC) using the one-step electrospinning technique for studying the effect of protein adsorption on the electrode surface properties. The results of the water contact angle and the scanning electron microscopy (SEM) showed that the electrospun core-shell MWCNTs/gelatin-Hb nanobelts present hydrophilic and certain antiprotein adsorption properties. Direct electron transfer between the Hb molecules in the electrospun core-shell nanobelts and electrode and catalysis of hydrogen peroxide (H2O2) can be still achieved after the electrospun core-shell MWCNTs/gelatin-Hb nanobelts adsorbed protein. Moreover, compared with before protein adsorption (K-m(app) = 0.0155 mmol/L), the electrospun core-shell MWCNTs/gelatin-Hb nanobelts after protein adsorption still displayed high biological affinity to H2O2 (K-m(app) = 0.0382 mmol/L). The constructed H2O2 biosensor by using the electrospun core-shell MWCNTs/gelatin-Hb nanobelts showed high sensitivity, great reproducibility and stability after protein adsorption. This study provides a novel design and an effective platform for the development of implantable electrochemical biosensors.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.procbio.2020.05.031

7. PDF
Diaz-Cruz J.M. et al. Electroanalysis from the past to the twenty-first century: challenges and perspectives // J. Solid State Electrochem.

A personal mini-review is presented on the history of electroanalysis and on their present achievements and future challenges. The manuscript is written from the subjective view of two generations of electroanalytical chemists that have witnessed for many years the evolution of this discipline.

http://dx.doi.org/10.1007%2Fs10008-020-04733-9

8. PDF
Fic K. et al. Revisited insights into charge storage mechanisms in electrochemical capacitors with Li2SO4-based electrolyte // Energy Storage Materials. 2019. Vol. 22. P. 1–14.

This paper provides a comprehensive overview of the recent state of the art in research on a neutral, water-based electrolyte, i.e., 1 mol.L-1 Li2SO4 solution, for sustainable electrochemical capacitors. The fundamental physicochemical properties of aqueous electrolytic solutions (conductivity, viscosity, etc.) are discussed together with the electrochemical performance of carbon-based electrochemical capacitors. In addition to a critical review of the recent findings in the field, the paper discusses new data obtained with the operando approach; the discussion is supported by recent findings from the electrochemical quartz crystal microbalance, Raman spectroscopy and scanning electrochemical microscopy techniques. In this respect, interesting results concerning specific and selective ion adsorption have been obtained. In addition, a post-mortem analysis of carbon electrodes (N-2 adsorption) subjected to an ageing protocol is presented. Furthermore, the influence of an anti-ageing additive (tocopherol) on the electrode material and electrolyte has been investigated. Finally, the mechanisms governing capacitive-and redox-based interfacial interactions are proposed.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.ensm.2019.08.005

9. PDF
Gamero-Quijano A., Herzog G., Scanlon M.D. Bioelectrochemistry of Cytochrome c in a closed bipolar electrochemical cell // Electrochem. Commun. 2019. Vol. 109. P. 106600.

The reversible oxidation and reduction of Cytochrome c (Cyt c) is demonstrated with a closed bipolar electro-chemical cell (CBPEC). Herein, a 4-electrode configuration was studied with the opposite poles of the bipolar electrode resting in separate aqueous and organic electrolyte solutions, respectively. Using biocompatible indium tin oxide (ITO) slides as the bipolar electrode poles, we investigated the influence of the redox potential of the reductant (decamethyferrocene or dimethylferrocene) in an a,a,a-trifluorotoluene organic phase on the observed voltammetry. Reversible electron transfer was only observed between Cyt c and decamethylferrocene. Use of the weaker dimethylferrocene as the reductant required a larger external bias of the driving electrodes to initiate the electron transfer reaction between the two poles of the bipolar electrode. Consequently, the surface of the ITO slide at the aqueous pole experienced a significant negative cathodic potential and underwent irreversible reduction. The biphasic setup using the 4-electrode CBPEC provides insights into electron transfer processes at an interface between two immiscible electrolyte solutions (ITIES), highlighting the strong probability of observing interfacial electron transfer between decamethylferrocene (but not dimethylferrocene) and Cyt c within the short similar to 1 V polarisable potential window available at an ITIES.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.elecom.2019.106600

10. PDF
Gauthier J.A. et al. Challenges in Modeling Electrochemical Reaction Energetics with Polarizable Continuum Models // Acs Catalysis. 2019. Vol. 9, № 2. P. 920–931.

A major challenge in the modeling of electrochemical phenomena is the accurate description of the interface between an electrolyte and a charged conductor. Polarizable continuum models (PCM) have been gaining popularity because they offer a computationally inexpensive method of modeling the electrolyte. In this Perspective, we discuss challenges from using one such model which treats the ions using a linearized Poisson-Boltzmann (LPB) distribution. From a physical perspective, this model places charge unphysically close to the surface and adsorbates, and it includes excessively steep ramping of the dielectric constant from the surface to the bulk solvent. Both of these issues can be somewhat mitigated by adjusting parameters built into the model, but in doing so, the resultant capacitance deviates from experimental values. Likewise, hybrid explicit-implicit approaches to the solvent may offer a more realistic description of hydrogen bonding and solvation to reaction intermediates, but the corresponding capacitances also deviate from experimental values. These deviations highlight the need for a careful adjustment of parameters in order to reproduce not only solvation energies but also other physical properties of solid-liquid interfaces. Continuum approaches alone also necessarily do not capture local variations in the electric field from cations at the interface, which can affect the energetics of intermediates with substantial dipoles or polarizability. Finally, since the double layer charge can be varied continuously, LPB/PCM models provide a way to determine electrochemical barriers at constant potential. However, double-layer charging and the atomic motion associated with reaction events occur on significantly different timescales. We suggest that more detailed approaches, such as the modified Poisson-Boltzmann model and/or the addition of a Stern layer, may be able to mitigate some but not all of the challenges discussed.

http://dx.doi.org/10.1021%2Facscatal.8b02793

11. PDF
Granda-Marulanda L.P. et al. A Semiempirical Method to Detect and Correct DFT-Based Gas-Phase Errors and Its Application in Electrocatalysis // ACS Catal. 2020. Vol. 10, № 12. P. 6900–6907.

Computational models of adsorption at metal surfaces are often based on DFT and make use of the generalized gradient approximation. This likely implies the presence of sizable errors in the gas-phase energetics. Here, we take a step closer toward chemical accuracy with a semiempirical method to correct the gas-phase energetics of PBE, PW91, RPBE, and BEEF-vdW exchange-correlation functionals. The proposed two-step method is tested on a data set of 27 gas-phase molecules belonging to the carbon cycle: first, the errors are pinpointed based on formation energies, and second, the respective corrections are sequentially applied to ensure the progressive lowering of the data set's mean and maximum errors. We illustrate the benefits of the method in electrocatalysis by a substantial improvement of the calculated equilibrium and onset potentials for CO2 reduction to CO on Au, Ag, and Cu electrodes. This suggests that fast and systematic gas-phase corrections can be devised to augment the predictive power of computational catalysis models.

http://dx.doi.org/10.1021%2Facscatal.0c01075

12. PDF
Grattieri M. Purple bacteria photo-bioelectrochemistry: enthralling challenges and opportunities // Photochem. Photobiol. Sci. 2020. Vol. 19, № 4. P. 424–435.

Purple non-sulfur bacteria are anoxygenic photosynthetic microorganisms characterized by an extremely versatile metabolism, allowing them to grow in a broad variety of conditions as well as in the presence of different contaminants. This characteristic motivates the interest in their employment in photo-bioelectrochemical systems applicable in environments with dynamic physico-chemical properties. While the photochemistry of purple bacteria has been intensively studied, their photo-bioelectrochemistry and extracellular electron transfer process with an electrode surface remain largely unexplored. Herein, the process of harvesting electrons from intact purple bacteria is reviewed, and the perspective of enthralling future research possibilities is presented, placing emphasis on the major challenges in the photo-bioelectrochemistry of purple bacteria.

http://dx.doi.org/10.1039%2Fc9pp00470j

13. PDF
Hitaishi V.P. et al. Nanosecond Laser-Fabricated Monolayer of Gold Nanoparticles on ITO for Bioelectrocatalysis // Front. Chem. 2020. Vol. 8. P. 431.

Redox enzymes can be envisioned as biocatalysts in various electrocatalytic-based devices. Among factors that play roles in bioelectrochemistry limitations, the effect of enzyme-enzyme neighboring interaction on electrocatalysis has rarely been investigated, although criticalin vivo. We report in this work an in-depth study of gold nanoparticles prepared by laser ablation in the ultimate goal of determining the relationship between activity and enzyme density on electrodes. Nanosecond laser interaction with nanometric gold films deposited on indium tin oxide support was used to generatein situgold nanoparticles (AuNPs) free from any stabilizers. A comprehensive analysis of AuNP size and coverage, as well as total geometric surface vs. electroactive surface is provided as a function of the thickness of the treated gold layer. Using microscopy and electrochemistry, the long-term stability of AuNP-based electrodes in the atmosphere and in the electrolyte is demonstrated. AuNPs formed by laser treatment are then modified by thiol chemistry and their electrochemical behavior is tested with a redox probe. Finally, enzyme adsorption and bioelectrocatalysis are evaluated in the case of two enzymes, i.e., theMyrothecium verrucariabilirubin oxidase and theThermus thermophilus laccase. Behaving differently on charged surfaces, they allow demonstrating the validity of laser treated AuNPs for bioelectrocatalysis.

http://dx.doi.org/10.3389%2Ffchem.2020.00431

14. PDF
Kummer M.J., Minteer S.D. Enzymatic Bioelectrocatalysis for Enzymology Applications // ChemElectroChem. 2020. Vol. 7, № 10. P. 2222–2226.

Enzymatic biosensors are commonly used to evaluate the concentration of individual analytes in samples (e. g., glucose in blood, lactate in sweat, etc.), where the working electrode utilizes an enzyme (a "bioelectrode") as the chemically selective agent for electrochemical analyses. However, those same enzymatic bioelectrodes can be used for the analytical characterization of enzymes as a new biophysical characterization tool for enzymologists. This Minireview will detail recent work focused on utilizing enzymatic bioelectrocataysis for enzymology applications. Specifically, it will talk about the use of enzymatic bioelectrodes for studying kinetics, inhibition, transport, and thermodynamics. It will also compare and contrast electrochemical techniques with spectrophotometric techniques for enzymology.

http://dx.doi.org/10.1002%2Fcelc.202000239

15. PDF
Lo M. et al. Polypyrrole-Wrapped Carbon Nanotube Composite Films Coated on Diazonium-Modified Flexible ITO Sheets for the Electroanalysis of Heavy Metal Ions // Sensors. 2020. Vol. 20, № 3. P. 580.

Highly sensitive multicomponent materials designed for the recognition of hazardous compounds request control over interfacial chemistry. The latter is a key parameter in the construction of the sensing (macro) molecular architectures. In this work, multi-walled carbon nanotubes (CNTs) were deposited on diazonium-modified, flexible indium tin oxide (ITO) electrodes prior to the electropolymerization of pyrrole. This three-step process, including diazonium electroreduction, the deposition of CNTs and electropolymerization, provided adhesively-bonded, polypyrrole-wrapped CNT composite coatings on aminophenyl-modified flexible ITO sheets. The aminophenyl (AP) groups were attached to ITO by electroreduction of the in-situ generated aminobenzenediazonium compound in aqueous, acidic medium. For the first time, polypyrrole (PPy) was electrodeposited in the presence of both benzenesulfonic acid (dopant) and ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-tetraacetic acid (EGTA), which acts as a chelator. The flexible electrodes were characterized by XPS, Raman and scanning electron microscopy (SEM), which provided strong supporting evidence for the wrapping of CNTs by the electrodeposited PPy. Indeed, the CNT average diameter increased from 18 +/- 2.6 nm to 27 +/- 4.8, 35.6 +/- 5.9 and 175 +/- 20.1 after 1, 5 and 10 of electropolymerization of pyrrole, respectively. The PPy/CNT/NH2-ITO films generated by this strategy exhibit significantly improved stability and higher conductivity compared to a similar PPy coating without any embedded CNTs, as assessed by from electrochemical impedance spectroscopy measurements. The potentiometric response was linear in the 10(-8)-3 x 10(-7) mol L-1 Pb(II) concentration range, and the detection limit was 2.9 x 10(-9) mol L-1 at S/N = 3. The EGTA was found to drastically improve selectivity for Pb(II) over Cu(II). To account for this improvement, the density functional theory (DFT) was employed to calculate the EGTA-metal ion interaction energy, which was found to be -374.6 and -116.4 kJ/mol for Pb(II) and Cu(II), respectively, considering solvation effects. This work demonstrates the power of a subtle combination of diazonium coupling agent, CNTs, chelators and conductive polymers to design high-performance electrochemical sensors for environmental applications.

http://dx.doi.org/10.3390%2Fs20030580

16. PDF
Milton R.D., Minteer S.D. Nitrogenase Bioelectrochemistry for Synthesis Applications // Accounts Chem. Res. 2019. Vol. 52, № 12. P. 3351–3360.

CONSPECTUS: The fixation of atmospheric dinitrogen to ammonia by industrial technologies (such as the Haber Bosch process) has revolutionized humankind. In contrast to industrial technologies, a single enzyme is known for its ability to reduce or "fix" dinitrogen: nitrogenase. Nitrogenase is a complex oxidoreductase enzymatic system that includes a catalytic protein (where dinitrogen is reduced) and an electron-transferring reductase protein (termed the Fe protein) that delivers the electrons necessary for dinitrogen fixation. The catalytic protein most commonly contains a FeMo cofactor (called the MoFe protein), but it can also contain a VFe or FeFe cofactor. Besides their ability to fix dinitrogen to ammonia, these nitrogenases can also reduce substrates such as carbon dioxide to formate. Interestingly, the VFE nitrogenase can also form carbon-carbon bonds. The vast majority of research surrounding nitrogenase employs the Fe protein to transfer electrons, which is also associated with the rate-limiting step of nitrogenase catalysis and also requires the hydrolysis of adenosine triphosphate. Thus, there is significant interest in artificially transferring electrons to the catalytic nitrogenase proteins. In this Account, we review nitrogenase electrocatalysis whereby electrons are delivered to nitrogenase from electrodes. We first describe the use of an electron mediator (cobaltocene) to transfer electrons from electrodes to the MoFe protein. The reduction of protons to molecular hydrogen was realized, in addition to azide and nitrite reduction to ammonia. Bypassing the rate-limiting step within the Fe protein, we also describe how this approach was used to interrogate the rate-limiting step of the MoFe protein: metal-hydride protonolysis at the FeMo-co. This Account next reviews the use of cobaltocene to mediate electron transfer to the VFe protein, where the reduction of carbon dioxide and the formation of carbon-carbon bonds (yielding the formation of ethene and propene) was realized. This approach also found success in mediating electron transfer to the FeFe catalytic protein, which exhibited improved carbon dioxide reduction in comparison to the MoFe protein. In the final example of mediated electron transfer to the catalytic protein, this Account also reviews recent work where the coupling of infrared spectroscopy with electrochemistry enabled the potential-dependent binding of carbon monoxide to the FeMo-co to be studied. As an alternative to mediated electron transfer, recent work that has sought to transfer electrons to the catalytic proteins in the absence of electron mediators (by direct electron transfer) is also reviewed. This approach has subsequently enabled a thermodynamic landscape to be proposed for the cofactors of the catalytic proteins. Finally, this Account also describes nitrogenase electrocatalysis whereby electrons are first transferred from an electrode to the Fe protein, before being transferred to the MoFe protein alongside the hydrolysis of adenosine triphosphate. In this way, increased quantities of ammonia can be electrocatalytically produced from dinitrogen fixation. We discuss how this has led to the further upgrade of electrocatalytically produced ammonia, in combination with additional enzymes (diaphorase, alanine dehydrogenase, and transaminase), to selective production of chiral amine intermediates for pharmaceuticals. This Account concludes by discussing current and future research challenges in the field of electrocatalytic nitrogen fixation by nitrogenase.

http://dx.doi.org/10.1021%2Facs.accounts.9b00494

17. PDF
Moussa S., Mauzeroll J. Review-Microelectrodes: An Overview of Probe Development and Bioelectrochemistry Applications from 2013 to 2018 // J. Electrochem. Soc. 2019. Vol. 166, № 6. P. G25–G38.

Microelectrodes are small scale electrodes used for electroanalytical detection which have found applications in a wide variety of research areas including biology, kinetics, instrumental development, and surface modification. In this review, we provide a summary of the theory and experimental parameters used for bioelectrochemistry applications of microelectrodes. We then delve into a review of select bio-analytical applications of microelectrodes from 2013 to 2018 and provide a discussion on future research directions. (C) 2019 The Electrochemical Society.

http://dx.doi.org/10.1149%2F2.0741906jes

18. PDF
Nishi H., Tatsuma T. Electrochemical and Photoelectrochemical Applications of Plasmonic Metal and Compound Nanoparticles // Electrochemistry. 2019. Vol. 87, № 6. P. 321–327.

Metal nanoparticles (NPs) that exhibit bright colors have been used as coloring agents of glass artifacts since before Christ. After the origin of the coloration, localized surface plasmon resonance (LSPR), was elucidated, their application has been expanded widely. This account focuses on electrochemical and photoelectrochemical applications of the plasmonic metal and compound NPs. Because LSPR is based on collective oscillation of free electrons in a NP in resonance with electric field oscillation of light, the resonant wavelength can be tuned electrochemically by transferring electrons to or from the NP. On this basis, we developed a new class of plasmonic sensors without gratings, and near infrared electrochromic smart windows. Meanwhile, resonant NPs exhibit charge separation at the interface with a semiconductor such as TiO2. We studied this phenomenon, plasmon-induced charge separation (PICS), in particular about mechanisms including behavior of energetic carriers (hot holes and electrons), by using a wide variety of plasmonic NPs with different morphologies and compositions. Knowledge thus obtained was exploited for nanofabrication and development of near infrared PICS devices. (C) The Electrochemical Society of Japan, All rights reserved.

http://dx.doi.org/10.5796%2Felectrochemistry.19-6-E2679

19. PDF
Ou L., He Z. Potential-Dependent Competitive Electroreduction of CO2 into CO and Formate on Cu(111) from an Improved H Coverage-Dependent Electrochemical Model with Explicit Solvent Effect // ACS Omega. 2020. Vol. 5, № 22. P. 12735–12744.

An improved density functional theory-based H coverage-dependent electrochemical model with explicit solvent effect is proposed for Cu(111), which is used to identify potential-dependent initial competitive CO2 electroreduction pathways considering HER. We find that a chemisorbed CO2 molecule at the present electrode/aqueous interface can be spontaneously formed and the overpotentials can affect its coordination pattern. The Eley-Rideal mechanism may be more favorable during the initial CO2 electroreduction into CO, whereas chemisorbed CO2 reacting with adsorbed H into HCOO- via the Langmuir-Hinshelwood mechanism is more facile to occur. The analyses of energetics suggest that the low overpotentials have a negligible influence on CO and HCOO- formation, and HCOO- species with monodentate and bidentate configurations may also parallelly form with the surmountable barriers at room temperature. However, the high potentials have an interruptive effect on initial CO2 electroreduction because of the significantly increased barriers, indicating that the chemisorbed CO2 can be stabilized by imposing more negative potentials and thus going against initial CO2 electroreduction. By analyzing the competing HER with initial CO2 electroreduction into CO, we find that HER is competitive with initial CO formation because of the required lower overpotentials. Simultaneously, the present study shows that the blocked Cu surface by adsorbed H and CO can explain why the initial CO formation pathway is unfavorable at the high overpotentials. Our present conclusions can also confirm the previous experimental report on initial formation of CO and HCOO-.

http://dx.doi.org/10.1021%2Facsomega.0c00227

20. PDF
Parsa A., Heli H. Electrodeposition of nickel wrinkled nanostructure from choline chloride:Urea deep eutectic solvent (reline) and application for electroanalysis of simvastatin // Microchem J. 2020. Vol. 152. P. 104267.

Wrinkled nanostructure of nickel was electrodeposited from a deep eutectic solvent comprising choline chloride and urea (reline) under golvanostatic conditions. Field emission scanning electron microscopic images were taken to evaluate the shape and size of the nickel nanostructure. The nickel nanostructure was then converted into the corresponding oxides, and the kinetics of charge transfer across the interface of the nanostructured oxides/an alkaline electrolyte was then studied. The electron transfer coefficient and apparent rate constant for the Ni-III /Ni-II transition in the alkaline electrolyte were attained as 0.53 and 1.0 s(-1), respectively. The interaction conditions of nickel redox sites on the surface were also discussed. As an application, electrocatalytic oxidation of simvastatin was studied on the nickel wrinkled nanostructure in the alkaline solution. The oxidation process and its kinetics were investigated by cyclic voltanunetry and chronoamperometry. Voltammetric studies indicated that simvastatln was oxidized by Ni-III species via an electrocatalytic mechanism. For the electrooxidation of simvastatin, a rate constant of 3.21 x 10(3) CM3 Mol(-1) S-1 and an electron transfer coefficient of 0.45 were obtained, while simvastatin diffused in the electrolyte with a diffusion coefficient of 1.80 x 10(-6) ere s Finally, simvastatin was determined by the nickel wrinkled nanostructure using an amperometry method with a limit of detection of 4.88 mu mol L-1 and a calibration sensitivity of 0.035 A L mol(-1) cm(-2). The determination method was applied for determination of the drug in tablets.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.microc.2019.104267

21. PDF
Pekarek R.T. et al. Energetic Tug-of-War between Pt and Leaky TiO2: Positive and Negative Effects on the Function of Molecularly-Modified p-Si(111)|TiO2|Pt Photocathodes // ChemElectroChem. 2020. Vol. 7, № 4. P. 1048–1056.

Photoelectrochemical solar energy conversion to chemical products is a promising avenue towards renewable fuels, and TiO2 deposition on semiconductor photocathodes is a widespread surface protection strategy. However, the electronic, thermodynamic, and kinetic effects of protection layers on interfacial energetics remains poorly understood. Here, electrochemical data (photocurrent onset and flatband potentials) of p-Si(111)|TiO2|Pt is collected in contact with an outer-sphere redox couple. We find that onset potentials shift negatively as a function of increasing oxide thickness, but this effect is not reflected in the flatband potentials. This reveals the mechanism of these shifts is kinetic rather than thermodynamic,and suggests that hole leakage through the TiO2 is responsible. When Pt nanoparticles are deposited onto the TiO2, positive shifts in both the onset and flatband potentials are observed, revealing Pt catalysts are beneficial for more than just increased catalytic rates. These results highlight the importance of understanding the effects of surface modifications on the energetics at the interface in both catalytic and simple electron transfer systems.

http://dx.doi.org/10.1002%2Fcelc.201901758

22. PDF
Piwek J. et al. Mechanisms of the performance fading of carbon-based electrochemical capacitors operating in a LiNO3 electrolyte // Journal of Power Sources. 2019. Vol. 438. P. 227029.

This paper reports on the ageing mechanisms in symmetric, carbon/carbon electrochemical capacitors operating with a 1 mol.L-1 LiNO3 aqueous electrolyte. The carbon electrodes were subjected to a constant polarization protocol (Le., floating) at various voltages and were analysed post-mortem by N-2 sorption at 77 K, Raman spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and elemental analysis. This approach allowed real capacitor performance deterioration to be simulated. Herein, the relationship between the electrochemical performance of high-voltage aqueous capacitors and the porosity of activated carbon cloth electrodes was investigated. Interestingly, two different ageing mechanisms, which mainly depended on the applied voltage, were identified. The oxidation of the positive electrode was the main reason for the capacitance fading. However, the oxidation of carbon was not the only reason, and it was postulated that solid-state deposits originating from CO and CO2 evolution block the electrode pores and induce capacitance fading. A proof-of-concept experiment presented in this paper confirmed a partial electrode surface recovery after ageing.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.jpowsour.2019.227029

23. PDF
Platek A. et al. Ageing mechanisms in electrochemical capacitors with aqueous redox-active electrolytes // Electrochimica Acta. 2019. Vol. 311. P. 211–220.

This paper reports on the long-term performance of electrochemical capacitor operating in 1 mol.L-1 KI solution subjected to two ageing protocols, i.e., galvanostatic cycling and potentiostatic floating. Ageing tests have been performed at similar voltage conditions (1.5 V), estimated from the coulombic and energetic efficiency as well as the self-discharge analysis. The end-of-life criterion (80% of initial capacitance retained) was the same for both procedures. The influence of the ageing methodology on the structural and textural changes in electrode material has been discussed. The results obtained allowed for failure mechanisms description in the floating tests in comparison to traditional galvanostatic cycling. It has been stated that de facto the structural changes do not diminish the long-time performance. Notwithstanding, it has been found that galvanostatic cycling has a definitely stronger and detrimental impact on the carbon structure. Interestingly, both ageing methodologies affect the electrode porosity in a similar way. The nitrogen adsorption measurements indicated that the specific surface area decrease correlates with the capacitance fade. Changes observed in the pore size distribution allowed us to conclude that the porosity of both electrodes is blocked by adsorbed and/or deposited species. It looks that floating causes higher pore clogging especially for positive electrode. (C) 2019 The Authors. Published by Elsevier Ltd.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.electacta.2019.04.117

24. PDF
Ruff A. et al. Drug Release from Polymer Thin Films and Gel Pellets: Insights from Programmed Microplate Electroanalysis // ChemPlusChem. 2020. Vol. 85, № 4. P. 627–633.

Robotic electroanalysis in 24-well microplates was used to determine Paracetamol (PCT) release from thin films of chitosan and two pH-sensitive synthetic polymers as well as blends of the polymers with each other and with agarose. Square-wave voltammograms were recorded automatically in a potential window of 0.35 V-0.85 V vs. Ag/AgCl/0.1 M KCl and their evaluation revealed time-dependent PCT release into acidic and basic media. Comparison of the release profiles showed that pure chitosan layers released PCT quickly in a single-phase process while liberation from synthetic polymer thin films was slower with a sigmoidal shape at pH 1.2 and pH 8.0 with a maximum release of PCT after approximately 150 and 140 min, respectively. The release profile from thicker agarose films was between those of the thin films. Agarose blended with chitosan or synthetic polymers formed films with biphasic release behavior. Chitosan linearized the initial section of the release profile in chitosan/polymer blends. The automated procedure for release testing offers the advantage of low-cost, labor-effective and error-free data acquisition. The procedure has been validated as a useful microplate assay option for release profile testing.

http://dx.doi.org/10.1002%2Fcplu.202000129

25. PDF
Wang L. et al. Methane production in a bioelectrochemistry integrated anaerobic reactor with layered nickel foam electrodes // Bioresour. Technol. 2020. Vol. 313. P. 123657

Towards the regulation and enhancement of inter-species electron transfer in sludge anaerobic digestion system, microbial electrolysis technology has become one of the effective ways to accelerate both fermentation and methanogenesis. In this study, the reactor performances and microbial activities related to biocathode formation are evaluated when the role of biocathode is regulated by series of layered cathodes. The results show the abundance of the cathodic methanogens decreased when enlarges the cathode area due to the lower current density. The biocathode evolution is directly related to the spatial methane distribution, which can further determine 25% increase of methane production rate compared to control without biocathode. Ultimately, the maximum methane production yield of 145.79 mL.d(-1) is achieved by the optimal cathode area with a current density of 5.3 mA/cm(3). The spatially methanogens distribution in suspended sludge and electrodes regulated by the layered cathodes is regarded to be the key to increase methanogenesis.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.biortech.2020.123657

26. PDF
Wang Q. et al. In situ reversible underwater superwetting transition by electrochemical atomic alternation // Nature Communications. 2019. Vol. 10. P. 1212.

Materials with in situ reversible wettability have attractive properties but remain a challenge to use since the inverse process of liquid spreading is normally energetically unfavorable. Here, we propose a general electrochemical strategy that enables the in situ reversible superwetting transition between underwater superoleophilicity and superoleophobicity by constructing a binary textured surface. Taking the copper/tin system as an example, the surface energy of the copper electrode can be lowered significantly by electrodeposited tin, and be brought back to the initial high-energy state as a result of dissolving tin by removing the potential. Tin atoms with the water depletion layer inhibit the formation of a hydrogen-bonding network, causing oil droplets to spread over the surface, while copper atoms, with a high affinity for hydroxyl groups, facilitate replacing the oil layer with the aqueous electrolyte. The concept is applicable to other systems, such as copper/lead, copper/antimony, gold/tin, gold/lead and gold/antimony, for both polar and nonpolar oils, representing a potentially useful class of switchable surfaces.

http://dx.doi.org/10.1038%2Fs41467-019-09201-1

27. PDF
Yadav S. et al. Effects of Energetic Ion Irradiation on beta-Ga2O3 Thin Films // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2020. Vol. 9, № 4. P. 045015.

In the present work, effect of swift heavy ion (SHI) irradiation on structural and optical properties of beta-Ga2O3 thin films was investigated. Different ion fluences () of 120 MeV Ag9+ ions ranging from 1 x 10(11) ions-cm(-2) to 5 x 10(12) ions-cm(-2) were employed. The films were grown at room temperature (RT) using electron beam evaporation method and post-deposition annealing was done at 900 degrees C in oxygen atmosphere. X-ray diffraction (XRD) and UV-visible (UV-Vis) spectroscopy data confirmed the formation of polycrystalline beta-Ga2O3 phase having a bandgap of similar to 5.14 eV. An increase in the structural disorder, and decrease in the average crystallites size of beta-Ga2O3 with increasing was also revealed by XRD. Ga2O3 thin films showed high transparency in the UV (upto 280 nm) and visible range with average transmittance of similar to 80%. Rutherford backscattering spectrometry (RBS) revealed that the thin films were slightly O deficient. A low frequency vibration mode at 170 cm(-1) arising from liberation and translation of tetrahedra-octahedra chains in beta-Ga2O3 was observed through Raman spectroscopy. Scanning electron micrograph (SEM) images suggested that the films were fairly smooth. (C) 2020 The Author(s). Published on behalf of The Electrochemical Society by IOP Publishing Limited.

http://dx.doi.org/10.1149%2F2162-8777%2Fab8b49

28. PDF
Zijlstra B. et al. First-principles microkinetics simulations of electrochemical reduction of CO2 over Cu catalysts // Electrochim. Acta. 2020. Vol. 335. P. 135665.

Electrochemical reduction of CO2 can contribute to the storage of excess renewable electricity in chemical bonds. Here we incorporate reaction energetics for CO2 reduction on Cu(111) and Cu(211) determined by DFT calculations in microkinetics simulations to predict the influence of surface topology, the presence of water and possible diffusion limitations on current density-potential curves and Faradaic efficiencies. A reaction-diffusion model was used that takes into account the effect of electrochemical potential on the stability of intermediates and associated activation barriers in proton-coupled electron transfer steps as well as diffusion of protons and CO2 from the bulk electrolyte to the electrode surface. The basic model can well reproduce hydrogen evolution including the effect of proton diffusion limitations and a shift of proton reduction (low potential) to water reduction (high potential). Considering CO2 electro-reduction, the stepped Cu(211) surface is more active than the Cu(111) terrace towards HCOO(H), CO and CH4. The presence of a catalytic H2O molecule increases the overall rate and selectivity to products (CO and CH4) derived from dissociated CO2. A catalytic H2O molecule facilitates the difficult electrochemical CO2 activation step to COOH and suppresses the competing activation step towards HCOO, which mainly yields HCOO(H). In general, the current densities increase at higher negative potential and the products follow the sequence CO2 -> CO -> CH4. That is to say, CO2 is converted to CO via COOH dissociation, followed by CO hydrogenation. Trendwise, the simulated product distribution follows the potential-dependent distribution observed in experiment. The low selectivity to CH3OH can be understood from the fast electrochemical steps that lead to CHx-OH dissociation. At high overpotentials the hydrogenation step from CO2 to COOH controls both activity and selectivity towards CH4. At high potential CO2 reduction becomes increasingly diffusion-limited, thus limiting the selectivity of CO2 reduction vs. hydrogen evolution. This aspect supports the need for better design of mass transfer in electrochemical reactors, which operate at high current density. (C) 2020 The Authors. Published by Elsevier Ltd.

http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.electacta.2020.135665

29. 001770
Андреев В.Н., Скундин А.М. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОХИМИИ В РАН // Журнал физической химии. 2020. Т. 94. № 3. С. 358-363.

Изложена история исследований по электрохимии в Институте физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук

https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=42414408

30. 008036
Астафьев Е.А. СРАВНЕНИЕ МЕТОДА И АППАРАТУРЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИМПЕДАНСА С МЕТОДОМ ИЗМЕРЕНИЯ И АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ШУМОВ // Электрохимия. 2018. Т. 54. № 12. С. 1044-1054.

Подробно рассмотрена техника эксперимента метода импедансометрии на переменном токе, а также метода электрохимических шумов. Выделены основные особенности, недостатки и границы применимости обоих методов. Проведено сравнение их друг с другом. Теоретически показана возможность применения нового метода измерения электрохимических шумов для исследования электрохимических объектов. Этот метод объединяет в себе метод импедансометрии и традиционные потенциометрические и амперометрические методы измерения электрохимических шумов.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36564239

31. 046945
Бурашникова М.М., Клюев В.В., Храмкова Т.С., Гриценко С.Д. ГИБРИДНЫЕ СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ НА ОСНОВЕ ВОДНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ // Электрохимическая энергетика. 2019. Т. 19. № 1. С. 3-36.

Представлен обзор современной литературы по гибридным суперконденсаторам (гибридным устройствам) в кислотном и щелочном электролитах. Основные тенденции в разработке современных гибридных устройств «углерод/PbO2» в сернокислом электролите, направленные на повышении плотности энергии, мощности, циклической долговечности, состоят в использовании положительного электрода из высокоаморфного или наноструктурированного диоксида свинца (обычно в виде тонкой пленки, нанопроволоки). Кроме того, для повышения удельных характеристик предлагается использовать углеродную подложку для положительного электрода. В устройствах «углерод/PbO2» могут быть использованы альтернативные электролиты, такие как метансульфоновая кислота. В щелочном электролите используются гибридные устройства на основе активированного угля и оксида/гидроксида никеля в качестве отрицательного и положительного электродов соответственно. Исследования в основном были направлены на получение оксида никеля различными способами, на использование различных подложек для осаждения оксида металла, а также использование электродов, где никель в положительном электроде частично замещен кобальтом, марганцем или цинком. Альтернативно никель в электроде может быть полностью заменен наноструктурированным гидроксидом кобальта или оксидом висмута.

https://elibrary.ru/item.asp?id=38304378

32. 046945
Гоффман В.Г., Гороховский А.В., Бурте Э.П., Слепцов В.В., Горшков И.В., Ковынева Н., Викулова М.А., Никитина И.В. МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ТИТАНОВЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ // Электрохимическая энергетика. 2017. Т. 17. № 4. С. 225-234.

Работа посвящена исследованию влияния модифицирования титановых электродов в растворах кислоты и щелочи на электрохимические, диэлектрические и ёмкостные характеристики. Показано, что плёнка, образовавшаяся на поверхности титановых пластин, по-видимому, относится к одной из модификаций титаната калия. На основании разработанных электродов были собраны макетные накопители энергии, которые показали существенное увеличение значений ёмкости и рабочего напряжения

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32840897

33. 046945
Гусева Е.С., Попова С.С. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ MNO2-ЭЛЕКТРОДА В АПРОТОННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРАХ СОЛЕЙ ЛАНТАНА И ЕГО АНАЛОГОВ (РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ) // Электрохимическая энергетика. 2017. Т. 17. № 1. С. 19-28.

Методом катодного внедрения лантана и его аналогов (Ln) в диоксидномарганцевый электродв потенциостатическом режиме получены манганиты LnyMn1-yO2. На примере лантана установленоускоряющее влияние фазы манганита в составе MnO2-электрода на процесс интеркалирования лития. Методами сканирующей микроскопии, рентгенофазового анализа, вторичной масс-спектрометрииионов и измерения потенциала в разомкнутой цепи определён состав образующихся фаз LayMn1-yO2 и LixLayMn1-yO2. Обнаружено, что в ряду лантаноидов (La, Nd, Ho, Sm, Gd, Tb, Yb, Lu, Dy, Eu) отлантана (La) до гадолиния (Gd) имеет место последовательное уменьшение константы внедрения kв =?i/?(1/ vt), диффузионной составляющей процесса CLn vDLn и плотности тока разряда i(0). Послегадолиния (Gd) вплоть до европия (Еu) кинетические характеристики в пределах ошибки экспериментасохраняют постоянное значение.Обнаружено две области потенциалов, различающиеся тенденцией к изменению величин kв, CLn vDLn и i(0): при смещении потенциала от -2.9 до -2.5 В просматривается тенденция к их уменьшению, при дальнейшем смещении до -2.0 В - тенденция к их увеличению. Установлено влияние температуры и длительности внедрения лантана в MnO2 на процесс последу-ющего интеркалирования лития.

34. 046945
Данилова В.О., Бурашникова М.М., Храмкова Т.С., Гриценко С.Д., Самсонова К.А., Жданок С.А., Казаринов И.А. СТРУКТУРНЫЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРИСТЫХ СВИНЦОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ С ДОБАВКОЙ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО УГЛЕРОДА // Электрохимическая энергетика. 2019. Т. 19. № 2. С. 105-115.

Изучено влияние углеродных материалов двух типов - многостенных углеродных нанотрубок («Арт-нано» марки НСУ «С» (ТУ БУ 690654933.001.-2011)) и многослойного графена («Арт-нано ГТ» (ТУ БУ 691460594.004-2017) - и их модификаций путем обработки озоном и диметилформамидом (производитель ООО «Перспективные исследования и технологии, Республика Беларусь) на структурные характеристики, ёмкость и коэффициент использования активной массы отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора. Получено, что наиболее высокие коэффициенты использования активной массы наблюдаются при использовании углеродных материалов «Арт-нано» марки НСУ «С» и «Арт-нано ГТ», обработанных диметилформамидом. Введение углеродных добавок оказывает влияние на пористую структуру электродов: повышается доля мелких пор, общая пористость и удельная поверхность электродов.

https://elibrary.ru/item.asp?id=39185653

35. 046945
Дрибинский А.В., Луковцев В.П. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ИМПЕДАНС ЛИТИЙ-ТИОНИЛХЛОРИДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА В НИЗКОЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА // Электрохимическая энергетика. 2018. Т. 18. № 1. С. 20-25.

Методом импедансной спектроскопии в низкочастотной области (от 12.5 до 5?10-4 Гц) изучено изменение состояния серийно выпускаемых литий-тионилхлоридных элементов в процессе их разряда. Анализ возможных эквивалентных схем, описывающих полученные экспериментальные данные, показал, что при степенях разряженности до 70% поведение элементов в указанной области спектра моделируется импедансом конечной диффузии.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32840894

36. 001770
К 90-ЛЕТИЮ ИНСТИТУТА ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ЭЛЕКТРОХИМИИ ИМ. А.Н. ФРУМКИНА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК // Журнал физической химии. 2020. Т. 94. № 3. С. 323.

https://elibrary.ru/item.asp?id=42414410

37. 046945
Казаринов И.А., Волынский В.В., Клюев В.В., Новосёлов М.А. ОТ ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ К СУПЕРКОНДЕНСАТОРАМ. ОКСИДНОНИКЕЛЕВЫЙ ЭЛЕКТРОД: ТЕОРИЯ ПРОЦЕССОВ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ // Электрохимическая энергетика. 2017. Т. 17. № 4. С. 173-224.

Приводится анализ основных публикаций, посвящённых развитию теоретических представлений о работе оксидноникелевого электрода (ОНЭ) щелочных аккумуляторов и технологий его изготовления. Актуальность этой проблемы связана с тем, что, во-первых, постоянно проводится совершенствование щелочных аккумуляторов, а повышение эксплуатационных характеристик ОНЭ в данном случае является одной из главных задач. Во-вторых, имеет место расширение спектра практического применения оксидноникелевых электродов. Прежде всего, это разработка никель-водородной, никель-металлогидридной электрохимических систем. Следующим практическим приложением ОНЭ, несомненно, является их использование в качестве химического катода в гибридных конденсаторах. Анализ литературных источников показал, что практически для всех приложений ОНЭ с металловойлочными электродными основами вполне конкурентоспособны и более того, обладают целым рядом преимуществ перед традиционными типами ОНЭ (достаточно высокими значениями удельной энергии - до 33 Вт?ч/кг и удельной мощности - до 600 Вт/кг, ресурсом 5000-10000 циклов, отсутствием карбонизации электролита)...

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32840896

38. 046945
Казаринов И.А., Мещерякова М.О., Сверчкова Л.В., Олискевич В.В., Севостьянов В.П. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, С ПОМОЩЬЮ МИКРОБНЫХ БИОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ // Электрохимическая энергетика. 2018. Т. 18. № 4. С. 199-210.

Сточные воды - потенциальные объекты переработки, из которых можно получать биоэнергию и биохимикаты. Очистка сточных вод с помощью микробных топливных элементов является одной из биологических стратегий обработки промышленных и сельскохозяйственных сточных вод. Целью данной работы является моделирование процесса очистки сточных вод с помощью медиаторных микробных топливных элементов, а также оценка эффективности микроорганизмов Escherichia coli, используемых в качестве биокатализатора в процессе биоэлектрохимического окисления различных субстратов (глюкозы, сахарозы и лимонной кислоты) в нейтральных средах.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37337414

39. 046945
Казаринов И.А., Мещерякова М.О., Сверчкова Л.В., Олискевич В.В., Севостьянов В.П. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД, СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, С ПОМОЩЬЮ МИКРОБНЫХ БИОЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ // Электрохимическая энергетика. 2018. Т. 18. № 4. С. 199-210.

Сточные воды - потенциальные объекты переработки, из которых можно получать биоэнергию и биохимикаты. Очистка сточных вод с помощью микробных топливных элементов является одной из биологических стратегий обработки промышленных и сельскохозяйственных сточных вод. Целью данной работы является моделирование процесса очистки сточных вод с помощью медиаторных микробных топливных элементов, а также оценка эффективности микроорганизмов Escherichia coli, используемых в качестве биокатализатора в процессе биоэлектрохимического окисления различных субстратов (глюкозы, сахарозы и лимонной кислоты) в нейтральных средах.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37337414

40. 03677X
Ковалев Р.А., Бурдова М.Г., Гришина И.В. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОЧИСТКИ СТОКОВ ГАЛЬВАНИКИ ПРИ РЕАГЕНТНОМ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМ СПОСОБАХ ОБРАБОТКИ // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 10. С. 343-346.

Выявлены причины необходимости очистки стоков гальваники. Произведен анализ реагентной очистки хромсодержащих и циансодержащих сточных вод. Рассмотрены технологии очистки гальванических стоков и произведено обоснование электрохимической их обработки. Предложена технологическая схема очистки стоков гальваники с конкретными исходными концентрациями и расходами с последующим выпуском их в водоем.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36618099

41. 046945
Колосницын Д.В., Кузьмина Е.В., Карасева Е.В., Колосницын В.С. МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИТИЙ-СЕРНЫХ АККУМУЛЯТОРОВНА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ // Электрохимическая энергетика. 2019. Т. 19. № 1. С. 48-59.

Для моделирования характеристик литий-серных аккумуляторов на основе экспериментальной оценки электрохимических свойств электродных материалов разработано программное обеспечение «Battery Designer», входящее в состав программного пакета «ElChemLab». Описаны возможности программного обеспечения. Проведено сравнение удельной энергии литий-серных аккумуляторов при различной поверхностной ёмкости положительного электрода и при различном количестве электролита. Показано, что для создания литий-серных аккумуляторов с более высокими удельными характеристиками по сравнению с литий-ионными аккумуляторами ёмкость положительного электрода литий-серных аккумуляторов должна быть в диапазоне 4.5-15 мА?ч/см2, количество заложенного электролита - не более 3 мкл/мА?ч.

https://elibrary.ru/item.asp?id=38304380

42. 046945
Кузьмина А.А., Кудряшова Ю.О., Кулова Т.Л., Скундин А.М., Чеканников А.А. МЕХАНИЗМ ДЕГРАДАЦИИ ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ ТИТАНАТА НАТРИЯ ПРИ ЦИКЛИРОВАНИИ // Электрохимическая энергетика. 2019. Т. 19. № 3. С. 148-156.

Методами гальваностатического циклирования и электрохимической импедансной спектроскопии изучены процессы деградации при циклировании электродов из титаната натрия Na2Ti3O7. Скорость деградации уменьшается от цикла к циклу по мере циклирования, а также при повышении тока циклирования. Сделан вывод, что основной причиной деградации является постепенное восстановление электролита с образованием нерастворимых продуктов (SEI).

https://elibrary.ru/item.asp?id=41158716

43. 03677X
Любимов В.В., Красильников В.П. АНАЛИЗ КИНЕМАТИКО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗМЕРНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 12. С. 265-270.

Исследовано сочетание кинематических и геометрических характеристик электрохимических методов обработки. Показано, что уменьшение МЭЗ в традиционных режимах обработки приводит к существенному увеличению общего тока и трудностям управления процессом ЭХРО. Подвергнуты анализу возможности локальной обработки точечными и линейными электродами-инструментами.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36739136

44. 008036
Макниколас Б.Д., Блуменфельд К., Крамер У.У., Граббс Р.Х., Уинклер Д.Р., Грей Г.Б. ЭЛЕКТРОХИМИЯ В?ИОННЫХ ЖИДКОСТЯХ: ЦЕЛЕВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЛА МАРГАНЦА // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 10. С. 1342-1347.

Изучено вольтамперометрическое поведение [5,10,15-трис(пентафторфенилкоррол)]Mn(III) в?четырех различных ионных жидкостях (ИЖ): 1-бутил-3-метилимидазолий бис(трифторметилсульфонил)имиде (BMIm-TFSI); 1-этил-3-метилимидазолий этилсульфате (EMIm-EtOSO3); 1-этил-3-метилимидазолий трифлате (EMIm-OTf); и?1-этил-3-метилимидазолий тетрацианоборате (EMIm-TCB). Мы обнаружили, что значения E1/2 для MnIV/III зависят от противоиона ИЖ: OTf- 3- - -. В?EMIm-TCB и?BMIm-TFSI имели место обратимые, диффузионно-контролируемые реакции MnIV/III, как было показано в?каждом случае на основании отношения анодных и?катодных коэффициентов диффузии при ряде скоростей развертки потенциала. Об аксиальной координации свидетельствовало соотношение катодного и?анодного коэффициентов диффузии, превышающее единицу, возрастание отношения токов катодного и?анодного пиков с?увеличением скорости развертки потенциала и?расщепление полосы Соре в?спектре комплекса в?УФ- и?видимой области.

https://elibrary.ru/item.asp?id=30297562

45. 001713
Нуриев В.Н., Федоров О.В., Моисеева А.А., Фрейдзон А.Я., Курчавов Н.А., Ведерников А.И., Медведько А.В., Подъячева Е.С., Вацадзе С.З., Громов С.П. СИНТЕЗ, СТРУКТУРА, СПЕКТРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА И ЭЛЕКТРОХИМИЯ БИС(КРАУН-ЭФИР)СОДЕРЖАЩИХ 1,3-ДИСТИРИЛБЕНЗОЛОВ // Журнал органической химии. 2017. Т. 53. № 11. С. 1689-1699.

По реакции тетраэтил [1,3-фениленди(метилен)]бис(фосфоната) и формилпроизводных бензокраун-эфиров и о-диметоксибензола с высоким выходом получены бис(краун-эфир)содержащие и тетраметоксизамещенный 1,3-дистирилбензолы. С помощью спектроскопии ЯМР и квантово-химических расчетов найдено преобладание асимметричных син/анти,(син,анти),син/антиконформаций для 1,3-дистирилбензолов. 1,3-Дистирилбензолы поглощают в более коротковолновой области спектра и флуоресцируют слабее, нежели 1,4-дистирилбензолы. Затруднение процесса электрохимического восстановления 1,3-дистирилбензолов по сравнению с 1,4-дистирилбензолами обусловлено менее эффективной системой сопряжения в мета-производных

https://elibrary.ru/item.asp?id=30579627

46. PDF
Пуцылов И.А., Негородов М.В., Иванов П.Д., Смирнов С.Е., Фатеев С.А. ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГООТДАЧИ ФТОРУГЛЕРОДНОГО КАТОДА // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20. № 2. С. 61-67.

Рассмотрены различные аспекты создания литийфторуглеродных источников тока. Исследованы электрохимические характеристики электродов, при изготовлении которых были использованы различные композиции фторуглерода и ванадата серебра. Установлено, что наилучшими характеристиками обладают электроды на основе массового соотношения CFx : SVO 82.5 : 7.5. Композитные электроды имеют существенные преимущества по разрядному потенциалу, емкости и стабильности по сравнению с фторуглеродными.

https://elibrary.ru/item.asp?id=43084740

47. 008036
Слюсаренко О.Ю., Олейник А.И., Свирь И.Б., Аматоре К.А. ВАЖНОСТЬ СТОХАСТИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ В ЭЛЕКТРОХИМИИ АНСАМБЛЯ НАНОЭЛЕКТРОДОВ, ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫХ САМООРГАНИЗОВАННЫМИ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМИ МОНОСЛОЯМИ // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 9. С. 1142-1152.

Существующая тенденция в электро(био)аналитической химии к повышению отношения сигнал/ шум (S/N) реализуется путем создания ансамблей, электроактивные компоненты которых уменьшены в размерах так, что приближаются к наноэлектродам. Сравнимая ситуация с наноразмерными электроактивными или электрокаталитическими наночастицами, беспорядочно распределенными на плоской неэлектроактивной поверхности, уже стала чрезвычайно распространенной. Подобным же образом изолирующие самоорганизованные монослои часто модифицируют рассредоточенными "молекулярными наноэлектродами", состоящими из "нанопятен" изолирующих "привязок" (мостиков), несущих окислительно-восстановительные группы-"головки", обращенные к анализируемому раствору, с целью катализировать кинетику переноса электрона между субстратом и электродом с помощью медиаторов. Наконец, большинство самоорганизованных монослоев представляют собой беспорядочно распределенные наноразмерные отверстия, сквозь которые может непосредственно происходить перенос электрона между нижележащим электродом и растворенным субстратом..

https://elibrary.ru/item.asp?id=29973258

48. 008036
СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК ЖУРНАЛА "ЭЛЕКТРОХИМИЯ" ПО ИТОГАМ XIX ВСЕРОССИЙСКОГО СОВЕЩАНИЯ "ЭЛЕКТРОХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ" ЭХОС-2018 (ПРЕДИСЛОВИЕ) // Электрохимия. 2020. Т. 56. № 4. С. 291-292.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42569410

49. 046945
Тутаева А.Н., Луковцев В.П., Высоцкий В.В. ПОЛУЧЕНИЕ РОДИЙСОДЕРЖАЩЕГО ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ// Электрохимическая энергетика. 2018. Т. 18. № 2. С. 91-97.

Исследованы условия восстановительного синтеза наночастиц металлического родия, предназначенного для катализа электрохимических реакций, протекающих на катодах, методом гидрозоля в водном растворе стабилизатора дисперсности TW-20 в присутствии сажи XC-72 и без неё. Методом динамического рассеяния света в полученной коллоидной системе подтверждены образование монодисперсных частиц родия со средним диаметром не более 50 нм и их стабильность

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35212573

50. 008036
Ульструп Й., Воротынцев М.А., Давыдов А.Д., Графов Б.М. ВЛИЯНИЕ РАБОТ В. Г. ЛЕВИЧА НА РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОХИМИИ // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 9. С. 1003-1007.

Рассмотрены основные научные направления, развитые В.Г. Левичем и его школой и нашедшие продолжение в современной теоретической электрохимии.

https://elibrary.ru/item.asp?id=29973245

51. 046945
Ушаков А.В., Махов С.В., Булюкина В.А., Романова В.О. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ЛИТИЙ-ИОННОГО АККУМУЛЯТОРА НА ОСНОВЕ ВАНАДАТОВ ЛИТИЯ-НИКЕЛЯ(II) И ЛИТИЯ-МЕДИ(II) // Электрохимическая энергетика. 2017. Т. 17. № 4. С. 235-248.

Интерес представляют смешанные ванадаты лития - d-металлов LiMVO4 со смешанным механизмом функционирования и теоретическим пределом удельного заряда ~1000 мА?ч?г-1. В работе рассматриваются свойства материалов на основе LiNiVO4 со структурой кубической, на основе LiCuVO4 - ромбической шпинели, полученных высокотемпературной обработкой предварительно механически активированных систем, приёмы модификации и обсуждаются особенности их электрохимического поведения. Электрохимическое поведение получаемых электродных материалов в значительной степени определяется их плотностью нанесения на токоотвод и ограничивается их значимой деградацией от цикла к циклу из-за нарушения контакта активного материала с токоотводом. Существенное улучшение электрохимического поведения наблюдается для материалов, полученных в атмосфере аргона высокой чистоты, но вместе с этим характеризующихся присутствием примесей, в том числе восстановленных оксидов ванадия смешанной валентности. Соответствие увеличения фазовой чистоты и уровня электрохимических свойств LiNiVO4 наблюдается в случае использования Li4Ti5O12 в качестве затравки для кристаллизации целевой фазы. Для материалов на основе LiNiVO4 достигнута начальная удельная ёмкость 540 мА?ч?г-1 при умеренной плотности нанесения, для LiCuVO4 - 155 мА?ч?г-1.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32840898

52. 039354
Холин К.В., Минзанова С.Т., Широбоков В.П., Кадиров М.К. ЭЛЕКТРОХИМИЯ КОМПЛЕКСОВ НИКЕЛЯ С ПЕКТАТОМ НАТРИЯ В ХОДЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НА ЗОЛОТОМ, ПЛАТИНОВОМ И СТЕКЛОУГЛЕРОДНОМ ЭЛЕКТРОДАХ В ПРИСУТСТВИИ CO2 // Вестник Технологического университета. 2019. Т. 22. № 9. С. 5-9.

Поиск способов преобразования диоксида углерода в продукты с добавленной стоимостью, например в топливо, является актуальной задачей современности. Электрохимическое восстановление углекислого газа до монооксида углерода, углеводородов, спиртов и формиатов рассматривается как один из основных подходов в этой области. Одним из самых современных подходов является использование координационных полимеров и, в частности, каркасных структур для гомогенного и гетерогенного катализа восстановления диоксида углерода. В данной статье в качестве кандидатов на роль перспективных катализаторов восстановления углекислого газа предлагаются пектиновые координационные полимеры с никелем (ПГ-NaNi). Комплексы никеля с пектатом натрия, являющиеся составными частями координационного полимера, имеют дополнительные достоинства по сравнению с преимуществами большинства известных катализаторов восстановления диоксида углерода. Прежде всего, они дешевы и доступны, так как одним из главных исходных реагентов в их синтезе является пектин, продукт переработки вездесущих биологических отходов...

https://elibrary.ru/item.asp?id=41328119

53. 046945
Шкреба Е.В., Елисеева С.Н., Апраксин Р.В., Кондратьев В.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНАТА ЛИТИЯ С ПРОВОДЯЩИМ ПОЛИМЕРНЫМ СВЯЗУЮЩИМ // Электрохимическая энергетика. 2017. Т. 17. № 3. С. 123-134.

Методом катодного внедрения лантана и его аналогов (Ln) в диоксидномарганцевый электродв потенциостатическом режиме получены манганиты LnyMn1-yO2. На примере лантана установленоускоряющее влияние фазы манганита в составе MnO2-электрода на процесс интеркалирования лития. Методами сканирующей микроскопии, рентгенофазового анализа, вторичной масс-спектрометрииионов и измерения потенциала в разомкнутой цепи определён состав образующихся фаз LayMn1-yO2 и LixLayMn1-yO2. Обнаружено, что в ряду лантаноидов (La, Nd, Ho, Sm, Gd, Tb, Yb, Lu, Dy, Eu) отлантана (La) до гадолиния (Gd) имеет место последовательное уменьшение константы внедрения kв =?i/?(1/ vt), диффузионной составляющей процесса CLn vDLn и плотности тока разряда i(0). Послегадолиния (Gd) вплоть до европия (Еu) кинетические характеристики в пределах ошибки экспериментасохраняют постоянное значение.Обнаружено две области потенциалов, различающиеся тенденцией к изменению величин kв, CLn vDLn и i(0): при смещении потенциала от -2.9 до -2.5 В просматривается тенденция к их уменьшению, при дальнейшем смещении до -2.0 В - тенденция к их увеличению. Установлено влияние температуры и длительности внедрения лантана в MnO2 на процесс последу-ющего интеркалирования лития.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29828522

54. 046945
Шубик Б.М., Луковцев В.П. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИКЕ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ (МЕХАНИЧЕСКИХ) ВОЗДЕЙСТВИЙ // Электрохимическая энергетика. 2018. Т. 18. № 3. С. 113-121.

Рассматриваются методические подходы к диагностике состояния электрохимических объектов, включая оценку степени разряженности химических источников тока. Описаны методики экспериментов и программно-алгоритмический комплекс для сбора и обработки данных с целью выявления параметров акустической спектроскопии, наиболее тесно связанных со степенью разряженности анализируемых источников тока.

https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36674309

55. 046945
Яковлева Е.В., Яковлев А.В., Краснов В.В., Целуйкин В.Н., Мостовой А.С., Курамина Н.Ю., Брудник С.В. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ ГРАФИТА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКАХ ТОКА // Электрохимическая энергетика. 2020. Т. 20. № 1. С. 45-54.

Приводятся результаты исследования электрохимического диспергирования чешуйчатого графита в серной кислоте. Показано, что наибольшая эффективность диспергирования достигается при использовании крупных фракций графита с размером частиц свыше 200 мкм. Установлено образование при анодном окислении графита структур многослойного оксида графена (ОГ) с толщиной 0.1-1.0 мкм и латеральными размерами до 100 мкм. Идентификация графеновых структур проводилась рентгенофазовым анализом и ИК-Фурье спектроскопией. Показана возможность получения свободных от основы пленок из частиц многослойного ОГ без участия связующего с перспективой применения их для создания гибких электродов суперконденсаторов и ХИТ.

https://elibrary.ru/item.asp?id=42637332

На главную К списку выставокАрхив выставок