Анотація до роботи:

6. Лисовский Р.П., Мерена Р.И. Свойства активированного угля, легированного хромом, как материала для электрохимических конденсаторов // Материалы VI Международной конференции “Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики”. – Саратов (Россия), 2005. – С. 229-231.

7. Мерена Р.И., Лисовский Р.П. Влияние высокотемпературной обработки активированного углерода на свойства электрохимических конденсаторов, созданных на его основе // Mat. IV Int. Conference “New electrical and electronic technologies and their industrial implementation”. Zakopane (Poland). – 2005. – С. 106-108.

8. Лісовський Р.П., Мерена Р.І., Лучкевич Є.Р. Вплив інжекції ербію на електрохімічні характеристики активованого вуглецю // Матеріали Ювілейної Х Міжнародної конференції МКФТТП. – Яремча, 2005. – Том 2. – С.80-81.

9. Накопичувач електричної енергії: Пат. на корисну модель № 24159 (Україна), Н01G 2/00, Н01G 4/00, Н01G 5/00 / Б.К. Остафійчук, Р.І. Мерена, М.В. Беркещук, Р.П. Лісовський, І.Ф. Миронюк, Б.І. Рачій. (Україна). – № 200700015; Заявлено 02.01.2007; Опубл. 25.06.2007, Бюл. № 9.

Анотація. Мерена Р.І. Електронно-іонні процеси на міжфазній границі активований вуглець/електроліт. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. – Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, 2008.

У дисертації представлено результати дослідження активованих вуглецевих матеріалів органічного та синтетичного походження, що використовуються в якості електродів електрохімічних конденсаторів. Досліджено вплив хімічної та термічної модифікації на структурні перетворення в активованих вуглецевих матеріалах та електронно-йонні процеси в подвійному електричному шарі на межі розділу електрод/електроліт, а відповідно на енергонакопичувальні характеристики конденсаторів, створених на його основі. Вивчено поведінку даних вуглецевих матеріалів в ряді розчинів електролітів як водних, так і органічних.

1. Одним із ефективних способів хімічної модифікації вуглецевого електродного матеріалу для електрохімічних конденсаторів є його обробка нітратною кислотою, що дає змогу підвищити питому ємність відповідних конденсаторів на 5 – 20 % через очищення поверхні матеріалу від різного роду неконтрольованих домішок, а також завдяки появі поверхневих функціональних груп, які покращують контакт вуглець/електроліт. Деяке зростання внутрішнього опору на 3 – 8 % пов’язано з тим, що функціональні групи, створюючи дефекти на графітованих частинах вуглецю, знижують його електронну провідність.

2. Методом вторинної йонної мас-спектрометрії встановлено, що в результаті обробки нітратною кислотою вихідних АВМ розчиняються практично всі неконтрольовані домішки (Li, K, Ca, Na, Mg), при цьому різко зростає кількість адсорбованих на його поверхні комплексів СН, СН₂, ОН, СОН, NО, NО₂ та СООН.

3. Високотемпературна обробка АВМ істотно підвищує питому ємність ЕК, яка досягає свого максимуму за температури нагріву 773 К і часі термообробки 80 хв. для водного електроліту і відповідно при 873 К і часі 90 хв. для органічного електроліту.

4. Методами прецизійної порометрії та електронної мікроскопії показано, що причиною збільшення питомої ємності ЕК після хімічної та термічної обробок АВМ є перерозподіл системи пор за розмірами в бік збільшення об’єму транспортних пор як для водного, так і для органічного електролітів, та утворення мікротріщин, товщиною 50 – 200 нм, які забезпечують доступ йонів електроліту до робочих пор.

5. Методами ТГ і ДТА аналізів встановлено, що монотонне зростання кривої ДТА в інтервалі 473 – 773 К обумовлене тим, що втрати маси в цьому інтервалі незначні, а інтенсивність екзотермічної реакції оксиґену з карбоном із підвищенням температури зростає і при температурах 773 – 873 K відбувається різке зменшення маси вуглецю (34 %), що свідчить про інтенсивне пороутворення в АВМ і ріст загального об’єму пор.

6. Встановлено, що катіони К⁺, Li⁺ та ТЕА⁺ входять в пори АВМ в сольватованому стані, причому розміри даних йонів задовольняють ряду К⁺ < Li⁺ < ТЕА⁺. Розмір аніона BF₄^– є меншим, порівняно з розмірами катіонів в апротонних розчинах. За рахунок цього ємність ЕК на основі водних розчинів електролітів є більшою за ємність відповідних ЕК в неводних електролітах.

7. Показано, що впроваджене в АВМ залізо, концентрується на розвинутій поверхні вуглецю, не утворюючи заліза карбіду. Наявність двох нееквівалентних позицій йонів Fe³⁺, згідно даних мессбауерівської спектроскопії, вказує на те, що адсорбоване залізо на поверхні транспортних і робочих пор зв’язане з поверхнею нестійкими водневими зв’язками через ОН-центри адсорбції.

Публікації автора:

1. Отримання та модифікація нанопористого вуглецю для молекулярних накопичувачів електричної енергії / А.П.Шпак, І.М.Будзуляк, Р.П.Лісовський, Р.І.Мерена, М.В.Беркещук – К.: ІФМ НАН України, 2006. – 82 c.

Вклад дисертанта: Проведення експериментальних досліджень, їх аналіз та математична обробка, брав участь в інтерпретації результатів, повне оформлення наукової праці.

2. Електрохемічні характеристики конденсаторних систем, сформованих на основі хемічно модифікованого вуглецю / І.М.Будзуляк, В.І.Мандзюк, Р.П.Лісовський, Р.І.Мерена, М.В.Беркещук // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – 2006. – Т.4. – Вип.3. – С. 569-583.

Вклад дисертанта: Повне проведення експериментальних досліджень, планування методів вирішення поставлених задач та обговорення отриманих результатів.

3. Дослідження характеристик електрохімічних конденсаторів, сформованих на основі активованого вуглецю, модифікованого високотемпературною обробкою / Р.І.Мерена, І.М.Будзуляк, І.І.Григорчак, Р.П.Лісовський, І.Ф.Миронюк, Б.К.Остафійчук // Фізика і хімія твердого тіла. – 2004. – Т. 5. – № 4. – С. 836-839.

Вклад дисертанта: Постановка задачі, часткова математична обробка, аналіз та пояснення отриманих результатів, брав участь в оформленні статті.

4. Модификация свойств активированного углерода, используемого в конденсаторостроении / И.М.Будзуляк, Р.П.Лисовский, Р.И.Мерена, И.Ф.Миронюк, Б.К.Остафийчук, Я.Т.Соловко // Электрохимическая енергетика. – 2005. – Т.6. – №2. – С. 97-101.

Вклад дисертанта: Планування методів вирішення поставлених задач, проведення експериментальних досліджень, формування попередніх висновків та обговорення отриманих результатів.

5. Температурна залежність експлуатаційних характеристик суперконденсаторів / Б.К.Остафійчук, І.М.Будзуляк, І.І.Григорчак, І.Ф.Миронюк, Р.П.Лісовський, Р.І.Мерена // Фізика і хімія твердого тіла. – 2004. – Т.5. – №2. – С. 387-390.

Вклад дисертанта: Підготовка матеріалів до експерименту, проведення експериментальних досліджень, участь в обговоренні отриманих експериментальних результатів.