خلاصه خبر: سنتز تعدادی از نانو ساختارهای هیدروکسیدهای دو گانه ی لایه ای کاتیون های واسطه وکاربرد آنها در سیستم های ذخیره کننده انرژی الکترو شیمیایی

• عنوان: سنتز تعدادی از نانو ساختارهای هیدروکسیدهای دو گانه ی لایه ای کاتیون های واسطه وکاربرد آنها در سیستم های ذخیره کننده انرژی الکترو شیمیایی
• ارائه‌کننده: یاسین شبان گلی
• استاد راهنما: دکترمیر فضل اله موسوی
• مکان: اتاق همایش واقع در طبقه 1 - دانشکده علوم پایه
• تاریخ: یکشنبه 14/11/97
• ساعت: 15

چکیده در ميان منابع مختلف ذخيره انرژي، ابرخازن¬ها به دليل ويژگي¬هاي منحصربه ¬فرد همچون دانسیته توان بالا و پایداری چرخه¬ای طولانی داراي جايگاه ويژه¬اي هستند. اما دانسيته انرژي نسبتا پايين ابرخازن¬ها کارايي آنها را محدود کرده است. بنابراین رویکرد ما در این رساله افزایش دانسیته انرژی ابرخازن¬ها با حفظ دانسیته توان بالای آنها با استفاده از مواد الکترودی جدید می¬باشد. بنابراین به منظور افزايش انرژی ابرخازن¬ها، الکترودهایی با ويژگي¬هاي منحصربه ¬فرد شامل، ساختار نانومتخلخل و ديواره¬هاي نانومتري، دارا بودن واکنش¬های ردوکس سریع و پنجره پتانسیل وسیع را طراحي و سنتز نمودیم. در بخش اول ابتدا برای ارتقاء ظرفیت قطب مثبت ابرخازن¬ها الکترود Ni-Co-Fe LDH با روش سریع و قابل کنترل الکتروشیمیایی که نیازی به چسب و هیچ ماده افزودنی ندارد، سنتز شد. ابرخازن نامتقارن با استفاده از این الکترود به عنوان قطب مثبت به همراه کربن فعال به عنوان قطب منفی طراحی گردید و بیشینه دانسیته انرژی Wh/kg 5/57 و بیشینه دانسیته توان kW/kg 9/37 با پایداری چرخه¬ای بالایی را نشان داد. همچنین عملکرد کاتالیستی این الکترود برای واکنش آزاد شدن گاز اکسیژن (OER) مورد مطالعه قرار گرفت و اضافه پتانسیل بسیار پایینmV 207 و شیب تافلmV/dec 31 نشاد داد که عملکرد بسیار عالی می¬باشد. در بخش دوم باتوجه به ظرفیت بسیار پایین کربن فعال به عنوان قطب منفی برای بالا بردن ظرفیت از الکترود کامپوزیت Zn-Fe LDH با گرافن ائروژل استفاده کردیم. Zn-Fe LDH-GA به دلیل وجود مکانیسم فارادائی در ذخیره بار علاوه بر مکانیسم EDLC ظرفیت بالای F/g 417 را در چگالی جریان A/g 1 نشان می¬دهد اما دارای قابلیت سرعت پذیری پایینی می¬باشد. در بخش سوم برای بالا بردن قابلیت سرعت پذیری کامپوزیت تایونین با گرافن ائروژل سنتز شد. این کامپوزیت به دلیل دارا بودن ساختار کاملا متخلخل گرافن و واکنش¬های ردوکس سریع تایونین، علاوه بر ظرفیت بالا (F/g 512 در دانسیته جریان A/g 1) دارای سهم خازنی بسیار بالای 93 درصد در نتیجه قابلیت سرعت پذیری بسیار عالی می¬باشد. علاوه بر این ابرخازن متقارن ساخته شده از این الکترود در الکترولیت Na2SO4 پنجره پتانسیل 2 ولتی با دانسیته انرژی Wh/kg 6/32 و دانسیته توان kW/kg 8/12 را نشان می¬دهد. همچنین افزایش پنجره پتانسیل تا 2 ولت، انرژی و توان بالایی را ارائه می¬دهد. در بخش چهارم برای رفع نقص ظرفیت پایین مواد الکترودی قطب منفی در الکترولیت¬های اسیدی، خنثی و قلیایی، کامپوزیت نایل بلو با گرافن ائروژل معرفی شد که قابلیت کاربرد به عنوان قطب منفی در همه بازه pH را داراست و ظرفیت ظرفیت F/g 483 در دانسیته جریان A/g 1 را در الکترولیت یک مولار H2SO4 نشان می¬دهد. برای ارزیابی کارآیی کامپوزیت NB-GA در سیستم دو الکترودی، ابرخازن¬¬های دو الکترودی متقارن NB-GA//NB-GA و نامتقارنNB-GA//MnO2 و NB-GA//LDH به ترتیب در سه الکترولیت یک مولار H2SO4 و Na2SO4 و KOH طراحی گردید. با استراتژی که ذکر شد به پنجره پتانسیل¬های بالا و دانسیته انرژی¬های بالا دست پیدا کردیم. به طور کلی این رساله، رویکردی جدید برای طراحی و ساخت ابرخازن¬هایی با دانسیته انرژی بالا با حفظ دانسیته توان بالا را ارائه می‌کند که پیشرفت¬های آینده در زمینه ذخیره انرژی را تسهیل می¬کند.
کلمات کلیدی TEXT