آخرین دستاوردها
خانه - دستاوردها و اختراعات - ساخت ابر خازن‎های پایدار با نانو ساختارها

ساخت ابر خازن‎های پایدار با نانو ساختارها

محققان دانشگاه صنعتی شریف در تحقیقات آزمایشگاهی خود موفق به ساخت ابر خازن‌هایی با نانو ساختارها شدند که دارای ظرفیت و انرژی قابل مقایسه با نمونه‎های تجاری مشابه اما پایداری مناسب‎تر است. رشد روز افزون فناوری‎های نوین و صنعتی شدن زندگی مردم، لزوم استفاده از قطعات الکترونیکی را در هر مکان و زمان ضروری ساخته است، به گونه ای که امروزه، مردم از تجهیزات الکترونیکی در کلیه‌ فعالیت‎های اقتصادی، اجتماعی و … بهره می‎گیرند. از این‌رو، طراحی ابر خازن‎هایی برای ذخیره سازی انرژی با توان بالاتر و ظرفیت بیشتر، به منظور استفاده از وسایل الکترونیکی رایج در مدت زمان‌های طولانی تر، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. محمد قربانی، یکی از محققان این طرح گفت: در این کار تحقیقاتی سعی شده تا با استفاده از نانو ساختارها، کارایی بهتر در ذخیره‏ سازی انرژی جهت استفاده در مدارهای الکترونیکی حاصل شود. وی در خصوص اهمیت بهبود عملکرد این گونه ابر خازن‎ها گفت: یکی از بزرگترین معضلات در حوزه‌ ابر خازن‌ها پایداری سیستم ذخیره کننده‌ انرژی است. برای مثال، سلول خورشیدی در طول روز می‎تواند انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.

وی افزود: با بهره گیری از نانو پولک‎های کبالت اکسید در ابر خازن‎های طراحی شده در این طرح، این انرژی به صورت شیمیایی در سیستم ذخیره شده و در زمان نیاز با توان بالا به مدار باز می‎گردد. قربانی با بیان دستاوردهای اجرای این طرح ادامه داد: ساخت این ابر خازن‎ها به روشی ساده و کم هزینه صورت گرفته است. افزایش پایداری و ظرفیت ذخیره‌ی انرژی در ابر خازن‌های تولید شده از دیگر مزیت‌های استفاده از نانو ساختارهای کبالت اکسید در طراحی آنهاست. وی با اشاره به نحوه‌ ساخت و عملکرد ویژه‌ این نانو ساختارها در طراحی ابر خازن‌های مذکور افزود: پس از سنتز و ساخت لایه کبالت فلزی ضخیم روی زیر لایه مس به روش رسوب الکتروشیمیایی، یک لایه متخلخل به همراه نانو پولک‏‎های کبالت اکسید یا هیدروکسید تشکیل می‎شود.

به دلیل نسبت سطح به حجم بالا و پخش یکنواخت نانو پولک‎های کبالت اکسید بر تمامی سطح الکترود ابر خازن‎ها، مسیرهای مناسبی برای انتقال حامل‏‎های بار در الکترودهای تولید شده و همچنین، انتقال یون‌ها درون الکترولیت به وجود می‎آید. وی ادامه داد: در این فرآیند، یون‌ها در الکترولیت به درون خلل و فرج نفوذ کرده و با انجام واکنش شیمیایی منجر به تغییر فاز ماده‌ فعال ابر خازن در سطح می‎شوند. بدین ترتیب انتقال بار سریع و با مقاومت پایین از طریق نانو پولک‏‎ها و همچنین لایه متخلخل، صورت می‎پذیرد.

وی با اشاره به ظرفیت بالای این طرح در تولید ابر خازنی شبیه باتری با انرژی، توان و قیمت مناسب، نسبت به سرمایه‏ گذاری جهت تولید انبوه ابرخازن ساخته شده، با تجمیع و بسته‏ بندی مناسب به صورت تجاری، ابراز امیدواری کرد. به گفته وی، این ابر خازن‌ها با عملکردی مشابه باتری، در قطعات الکترونیکی قابل حمل همچون تلفن همراه و وسایل حمل و نقل عمومی مانند قطارهای مترو و اتوبوس‏‎های درون شهری کاربرد دارند. محمد قربانی، دانشجوی دکترای فیزیک دانشگاه صنعتی شریف، دکتر علیرضا مشفق، عضو هیات علمی دانشکده فیزیک و پژوهشکده نانو، دانشگاه صنعتی شریف و دکتر نعیمه ناصری، عضو هیات علمی دانشکده فیزیک این دانشگاه در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله ACS Applied Materials & Interfaces (جلد ۲۱، شماره ۷، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۱۱۷۲ تا ۱۱۱۷۹) به چاپ رسیده است.

ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

لینک کوتاه: http://iranetavana.ir/?p=8402

نظر خود را بنویسید

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

*

معادله امنیتی *