آخرین دستاوردها
خانه - دستاوردها و اختراعات - افزایش ظرفیت خازن‎های الکتروشیمیایی با فناوری نانو

افزایش ظرفیت خازن‎های الکتروشیمیایی با فناوری نانو

پژوهشگر دانشگاه قم با همکاری محققان دانشگاه تهران موفق به ساخت نانو کامپوزیتی شده‌ که می‌تواند به عنوان الکترود، ظرفیت خازن‌های الکتروشیمیایی را افزایش دهد. امروزه گستره‌ وسیعی از خازن‌ها وجود دارند. خازن‌های الکتروشیمیایی به دلیل کاربردهای فراوان خود از قبیل وسایل نقلیه‌ الکتریکی، برق اضطراری (یو پی اس)، سیستم‌های برق DC و دستگاه‌های تلفن همراه، توجه بسیاری را به خود جلب کرده‌اند. این خازن‌ها‌ توانایی ویژه‌ای در ذخیره‌ انرژی دارند. قیمت کم، سهولت در تهیه و طبیعت انعطاف پذیر بالا از دیگر ویژگی‌های برجسته‌ آن‌هاست. هدف اصلی این پژوهش استفاده از مواد قابل دسترس با قیمت مناسب جهت ساخت الکترود مورد استفاده در خازن‌های الکتروشیمیایی بوده است. دکتر علی احسانی، یکی از مجریان این طرح گفت: این نانو کامپوزیت می‌تواند به راحتی سنتز و در سیستم‌های ذخیره کننده‌ انرژی همانند ابر خازن‌ها، جایگزین مواد گران قیمتی مانند روتینیم اکسید شود. موادی که در سنتز این نانو کامپوزیت به کار رفته‌اند در مقایسه با ابر خازن‌های مشابه، قابل دسترس و تقریبا ارزان بوده و به راحتی با روش الکتروشیمیایی قابل سنتز هستند.

وی با بیان این که مواد فعال خازن‌های الکتروشیمیایی شامل مواد کربنی، اکسیدهای فلزی و پلیمرهای رساناست، افزود: پلیمر هادی پلی آنیلین یکی از بهترین گزینه‌ها برای استفاده به عنوان الکترود در ابر خازن‌ها‌ی الکتروشیمیایی است. با توجه به این که مواد در ساختار کامپوزیتی می‌توانند خواص بهبود یافته‌ مناسبی داشته باشند، در این پژوهش از پلیمر هادی پلی آنیلین که حاوی مقدار بسیار کمی گرافن و نانو ذرات طلا است، استفاده شده است. وی عنوان کرد: از آنجا که ابر خازن باید در طی چرخه‌های شارژ و دشارژ دوام و تکرار پذیری مناسبی داشته باشد، وجود مقدار کمی گرافن پایداری پلیمر را به مقدار قابل توجهی افزایش داده است و از طرفی وجود نانو ذرات طلا در ساختار گرافن توانسته است رسانایی این پلیمر را افزایش دهد. وی ادامه داد: لذا با توجه به بحران انرژی، کاربرد این نانو کامپوزیت می‌تواند در راستای گسترش استفاده از سیستم‌های انرژی پاک و ذخیره سازی انرژی حائز اهمیت باشد. همچنین روش سنتز الکتروشیمیایی به کار رفته در ساخت این نانو کامپوزیت، بر خلاف سنتز شیمیایی، به علت استفاده نکردن از واکنشگرهای شیمیایی در فرایند اکسایش، بر طبق استانداردهای جهانی شیمی سبز است.

به گفته‌ وی برای ساخت این الکترود، ابتدا نانو ذرات طلا بر سطح گرافن اکسید کاهش یافته قرار گرفت و سپس گرافن حاوی نانو ذرات طلا به کمک سورفکتانت آنیونی و امواج فراصوت در مونومر آنیلین پخش شد. وی افزود: در ادامه با یک روش ساده‌ الکتروشیمیایی، پلیمر دارای گرافن و نانو ذرات طلا به صورت فیلمی متشکل از نانو‌ لوله‌ها در سطح الکترود گرافیت تشکیل ‌شد. در آزمون‌های الکتروشیمایی بر روی این الکترود اصلاح شده، از قبیل ولتامتری چرخه‌ای، شارژ – دشارژ متوالی، امپدانس الکتروشیمیایی و آزمون پایداری نتایج قابل قبولی به دست آمده است. وی اظهار داشت: این نانو کامپوزیت که در مقیاس آزمایشگاهی طراحی شده از مواد اولیه‌ نسبتا ارزان و به روشی منطبق بر اصول شیمی سبز تهیه شده است. نتایج این تحقیقات در مجله‌ Applied Surface Science (جلد ۳۵۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۵۹۴ تا ۵۹۹) به چاپ رسیده است. دکتر علی احسانی (عضو هیأت علمی دانشگاه قم)، دکتر محمد رضا گنجعلی و دکتر پرویز نوروزی (اعضای هیأت علمی دانشگاه تهران)، جواد شعبانی شایه (دانشجوی دکترای دانشگاه تهران)، و دکتر بابک ژاله (عضو هیأت علمی دانشگاه بوعلی سینای همدان)، در انجام این طرح همکاری داشته‌اند.

ستاد توسعه فناوری نانو

لینک کوتاه: http://iranetavana.ir/?p=7414

نظر خود را بنویسید

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

*

معادله امنیتی *