آخرین دستاوردها
خانه - دستاوردها و اختراعات - با دستاورد محققان کشورمان عملکرد تیغه‌های الکترود ابر خازن‎ها بهبود یافت

با دستاورد محققان کشورمان عملکرد تیغه‌های الکترود ابر خازن‎ها بهبود یافت

محققان دانشگاه صنعت نفت آبادان (شهید تندگویان) در بررسی تأثیر نانو ذرات و چگونگی چیدمان آنها در ساختار الکترود خازنی به منظور افزایش طول عمر چرخه ابر خازن‌ها با کمک روشی بسیار ساده و سریع موفق به بهبود عملکرد تیغه‌های الکترود ابر خازن شدند. مهندس مهدی رباط سرپوشی کارشناس ارشد بازرسی فنی دانشگاه صنعت نفت آبادان و محقق طرح اظهار کرد: خازن‌های الکتروشیمیایی یا همان ابر خازن‌ها، سیستم‌های ذخیره‌ی انرژی هستند که در مقابل باتری‌ها توان آزادسازی انرژی بالاتری داشته و نسبت به خازن‌ها در ذخیره‌ی انرژی عملکرد بهتری دارند. با وجود تقاضای زیاد برای ساخت ابر خازن‌ها به کمک نانو ساختارها، رسوب یون‌های الکترولیت در منافذ نانومتری و کاهش کارایی ابرخازن، یک معضل بحث برانگیز است. وی افزود: در این پژوهش تلاش شده دلایل کاهش عملکرد ابر / خازن بررسی شود.

همچنین از نانو ذرات اکسید زیرکونیوم در کنار گرافن و کربن سیاه نانو متخلخل، جهت بهبود عملکرد تیغه‌های الکترود ابر خازن استفاده شده است. به گفته‌ی رباط سرپوشی، در راستای این هدف، تأثیر حضور نانو ذرات و چیدمان آنها و اثر یون الکترولیت بر عملکرد الکترود مورد مطالعه قرار گرفته است. با نتایج به دست آمده می‌توان جهت افزایش عمر چرخه‌های ابر خازن‌ها گام برداشت. لازم به ذکر است که در ساخت این الکترود، از فرایند پرس مکانیکی به عنوان روشی سریع و آسان بهره گرفته شده است. محقق طرح تصریح کرد: ابر خازن‌ها در صنایع مختلفی که نیازمند توان بالای برق هستند، کاربرد دارد. از این‌رو، نتایج این طرح در ساخت لیزرهای توان بالا، منبع نیروی خودروهای هیبریدی و الکتریکی، حذف نوسانات خطوط فشار قوی توزیع نیروی الکتریکی در صنایع برق قدرت و همچنین ذخیره‌سازی انرژی‌های نو همچون انرژی خورشید، باد و موج کاربردی خواهد بود. رباط سرپوشی عنوان کرد: بهینه‌سازی تخلخل مواد به کار رفته در تیغه‌های ابر خازن، پس از چندین بار شارژ و تخلیه‌ی شارژ می‌تواند منجر به نزول آهنگ کاهشی سطح فعال و توان ابر خازن شود. وی در ادامه افزود: همانگونه که اشاره شد، به منظور افزایش سطح مخصوص الکترود از ترکیب نانو ذرات اکسید زیرکونیوم در کنار گرافن و کربن سیاه نانو متخلخل استفاده شده است.

ابر خازن طراحی شده به کمک روش‌های ولتامتری چرخه‌ای، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفته است. رباط سرپوشی خاطرنشان کرد: در آزمون‌های انجام شده مشخص شد که اکسید زیرکونیوم پس از چندین دوره شارژ و تخلیه‌ی شارژ، بر سطح الکترود رسوب کرده و همین امر به کاهش سطح مخصوص الکترود و در نتیجه کاهش انرژی قابل ذخیره منجر خواهد شد. با محاسبات انجام گرفته، اگر سطوح الکترود تولیدی به دو قسمت داخلی (داخل حفرات) و خارجی (سطوح بیرون از حفرات) تقسیم شود، سطوح داخلی با افزایش تعداد دوره‌های شارژ و تخلیه‌ی شارژ خازن، توسط رسوب‌گذاری زیرکونیوم مسدود شده و عملاً میزان ذخیره سازی انرژی و نسبت انرژی ذخیره شده در سطح داخلی به کل انرژی ذخیره شده را کاهش می‌دهد.

محقق طرح گفت: علاوه بر این، ساختار نانو متخلخل کربن سیاه در حالی که با افزایش سطح مخصوص ماده به افزایش انرژی ذخیره شده کمک می‌کند، اما به دلیل مساعد بودن برای جوانه زنی رسوب گذاری الکترولیت در نواحی متخلخل، پس از چندین سیکل به کم کردن سطح فعال و کاهش توان الکترود منجر خواهد شد. نتایج این کار در مجله‌ی Materials Science in Semiconductor Processing به چاپ رسیده است. دکتر محمد رضا شیشه ساز عضو هیأت علمی دانشگاه صنعت نفت، مهندس مهدی نصیبی کارشناس ارشد مهندسی بازرسی فنی، مهندس مهدی رباط سرپوشی کارشناس ارشد بازرسی فنی از همین دانشگاه، مهندس محمد رضا برهانی کارشناس ارشد مهندسی مواد از دانشگاه مالک اشتر و پروفسور زکی احمد عضو هیأت علمی دانشگاه COMSATS پاکستان، در این طرح همکاری داشته‌اند.

ایسنا

لینک کوتاه: http://iranetavana.ir/?p=3344

نظر خود را بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شد.خانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

معادله امنیتی *