افزایش ظرفیت ذخیره سازی انرژی در ابرخازن ها با نانوذرات کربنی

محققان پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای ایران تأثیر نانوذرات کربنی مانند نانولوله‌های کربنی را بر کارایی ابرخازن‌ها بررسی کردند؛ نتایج نشان داد که اعمال این نانوذرات در ساختار ابرخازن‌ها موجب افزایش چشمگیر ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی آنها می‌شود.

کد خبر: ۱۷۳۲۵۸

تاریخ: ۲۰ شهريور ۱۳۹۶ - ۰۹:۲۹

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، ساخت تجهیزات قابل ‌حمل در حوزه‌های مختلف ازجمله الکترونیک، رایانه و پزشکی دانشمندان را به سمت ساخت وسایلی که توانایی ذخیره‌سازی مقادیر بالایی از انرژی الکتریکی را داشته باشند، سوق داده است. این وسایل به ابرخازن‌ها معروف هستند.
ابرخازن‌ها مانند خازن‌ها وسیله‌ای برای ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی هستند با این تفاوت که ظرفیت ذخیره‌سازی آنها نسبت به خازن‌های معمولی بسیار بالاتر است؛ با این ‌وجود، تحقیقات کماکان روی افزایش کارایی آنها ادامه دارد و با ورود فناوری نانو به این عرصه، امیدها برای دستیابی به ابرخازن‌هایی با ظرفیت بسیار بالاتر از ظرفیت کنونی بیشتر و بیشتر شده است.
به گفته‌ دکتر مجتبی باقرزاده محقق پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، در این طرح سعی شده است با اضافه کردن نانوذرات کربنی ازجمله نانولوله‌های کربنی و نانوصفحات گرافن و همچنین نانوذرات پلاتین به ساختار پلیمری الکترود ابرخازن، ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی آن بهبود داده شود.
در طرح حاضر از تلفیق خواص منحصربه‌فرد سه نوع نانوذره استفاده شده است. حضور نانولوله‌های کربنی و نانوصفحات گرافن در بافت پلی آنیلین موجب می‌شود هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت حاصل افزایش چشمگیری داشته باشد. همچنین وجود نانوذرات پلاتین موجب افزایش قابل‌ ملاحظه مساحت سطح و افزایش سرعت واکنش اکسیداسیون و احیا شده است. مجموع موارد ذکرشده موجب شده است تا ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی ابرخازن و عمر خازن نیز افزایش یابد.
باقرزاده در تبیین روند اجرای این طرح پژوهشی گفت: ابتدا نانوکامپوزیت های سه ‌جزئی و چهار جزئی متشکل از نانولوله‌های کربنی، نانوصفحات گرافن، نانوذرات پلاتین و پلی آنیلین تهیه شدند. سپس با استفاده از روش‌های فیزیکی و شیمیایی نظیر پراش اشعه‌ ایکس، میکروسکوپ الکترونی و FT-IR مشخصه یابی شدند. در ادامه برای ارزیابی خواص ذخیره‌سازی انرژی، از روش‌های الکتروشیمیایی از جمله ولتا‌متری چرخه‌ای، شارژ- دشارژ گالوانواستاتیک و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی استفاده شد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مجتبی باقرزاده و دکتر احمد نوزاد از اعضای هیأت علمی پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای و زینب شیرازی دانشجوی مقطع دکترای دانشگاه مالک اشتر است.
نتایج این طرح پژوهشی در نشریه‌ Electrochimica Acta با ضریب تأثیر 4.798 منتشر شده است.