Academic Journal
Development of a special cell for optical and electrochemical measurements using 3D printing and modern electronic base
| Τίτλος: | Development of a special cell for optical and electrochemical measurements using 3D printing and modern electronic base |
|---|---|
| Πηγή: | Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 2 No. 5 (110) (2021): Applied physics; 6-13 Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2 № 5 (110) (2021): Прикладная физика; 6-13 Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2 № 5 (110) (2021): Прикладна фізика; 6-13 |
| Στοιχεία εκδότη: | РС ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR, 2021. |
| Έτος έκδοσης: | 2021 |
| Θεματικοί όροι: | optical characteristics, измерительная ячейка, 0211 other engineering and technologies, 02 engineering and technology, 3D printing, 7. Clean energy, электрохимические характеристики, вимірювальна комірка, электрохромизм, electrochemical characteristics, 3D печать, оптические характеристики, measuring cell, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, electrochromism, оптичні характеристики, 3D друк, електрохромізм, електрохімічні характеристики, KOH |
| Περιγραφή: | A special design of the measuring cell was proposed, which makes it possible to determine the optical and electrochemical characteristics of thin-film electrochromic electrodes simultaneously. Also, the proposed cell provides constant temperature control using a small-sized thermostating unit built on Peltier elements and digital boards of W1209 thermostats. The cell was made using 3D printing with ABS plastic by the fused deposition method (FDM), followed by a sealing stage using a solution of polymethyl methacrylate dissolved in dichloroethane. In the course of the research, the use of a green laser with a wavelength of 520 nm was substantiated. Separately, the linearity of optical readings, the dependence of the indicators of the optical characteristics measurement system on temperature, as well as the uniformity of electrolyte heating in the cell, were studied. In addition, the pattern of the electric field was determined, which was an indicator of the uniformity of the current density distribution on the measured electrode. The obtained dependences made it possible to assert that the characteristics of the cell and the measuring system as a whole are suitable for the stated research purposes. It was also shown that the cost of the cell, together with the optical measuring system and the constant temperature control system, is more than two times cheaper than simple electrochemical cells offered by manufacturers. The proposed algorithm for the development of the cell design, the approach to the selection of components, as well as the given technical details, allow us to manufacture measuring equipment for the specific goals of the researcher. In this case, the given schematic, structural, and hardware solutions can be used separately from each other Была предложена особая конструкция измерительной ячейки, которая позволяет определять оптические и электрохимические характеристики тонкопленочных электрохромных электродов одновременно. Также предложенная ячейка обеспечивает постоянный контроль температуры с помощью малогабаритного блока термостатирования построенного на элементах Пельтье и цифровых платах термостатов W1209. Ячейка была изготовлена с помощью 3Д печати пластиком АБС методом наплавления (FDM) с последующей стадией герметизации с помощью раствора полиметилметакрилата растворенного в дихлорэтане. В процессе исследования было обосновано применение зеленого лазера с длиной волны 520нм. Отдельно были изучена линейность оптических показаний, зависимость показателей системы измерений оптических характеристик от температуры, а также равномерность нагрева электролита в ячейке. Кроме того, была определена картина электрического поля, что являлось показателем равномерности распределения плотности тока на измеряемом электроде. Полученные зависимости позволили утверждать, что характеристики ячейки и измерительной системы в целом являются подходящими для заявленных целей в исследованиях. Также было показано, что себестоимость ячейки вместе с оптической измерительной системой и системой поддержки постоянной температуры в более чем в два раза дешевле, чем простые электрохимические ячейки, предлагаемые производителями. Предложенный алгоритм разработки конструкции ячейки, подхода к выбору компонентов, а также приведенные технические подробности позволяют изготовлять измерительное оборудование под конкретные цели исследователя. При этом приведенные схематические, конструкционные и аппаратурные решения могут быть использованы отдельно друг от друга Була запропонована особлива конструкція вимірювальної комірки, яка дозволяє визначати оптичні та електрохімічні характеристики тонкоплівкових електрохромних електродів одночасно. Також запропонована комірка забезпечує постійний контроль температури за допомогою малогабаритного блоку термостатування побудованого на елементах Пельтьє і цифрових платах термостатів W1209 (Китай). Комірка була виготовлена за допомогою 3Д друку пластиком АБС методом наплавлення (FDM) з подальшою стадією герметизації за допомогою розчину поліметилметакрилата розчиненого в дихлоретані. У процесі дослідження було обгрунтовано застосування зеленого лазера з довжиною хвилі 520нм. Окремо були вивчена лінійність оптичних показань, залежність показників системи вимірювань оптичних характеристик від температури, а також рівномірність нагріву електроліту в комірці. Крім того, була визначена картина електричного поля, що було показником рівномірності розподілу щільності струму на вимірюваному електроді. Отримані залежності дозволили стверджувати, що характеристики комірки і вимірювальної системи в цілому є придатними для заявлених цілей в дослідженнях. Також було показано, що собівартість осередку разом з оптичною вимірювальною системою і системою підтримки постійної температури в більш ніж в два рази дешевше, ніж прості електрохімічні осередки, пропоновані виробниками. Запропонований алгоритм розробки конструкції осередку, підходу до вибору компонентів, а також наведені технічні подробиці дозволяють виготовляти вимірювальне обладнання під конкретні цілі дослідника. При цьому наведені схематичні, конструкційні та апаратурні рішення можуть бути використані окремо один від одного |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | English |
| ISSN: | 1729-3774 1729-4061 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | http://journals.uran.ua/eejet/article/view/228533 |
| Rights: | CC BY |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.scientific.p..b80e3264bae0fb8be8646de2fb543f34 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| ISSN: | 17293774 17294061 |
|---|