تهيه فيلم‌هايي بر پايه نانولوله‌هاي‌ كربني - تنگستن‌ تري‌ اكسيد به عنوان الكترودهاي بالقوه براي ابر خازن‌هاي الكتروشيميايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير، ابرخازن‌هاي الكتروشيميايي به‌عنوان يك سيستم ذخيره‌كننده انرژي، توجه زيادي را به خود جلب كرده‌ است. در اين پايان‌نامه از رويكرد ساخت ابرخازن هيبريدي متشكل از دو ماده تنگستن‌تري‌اكسيد و نانولوله‌هاي‌كربني با مكانيسم ذخيره بار متفاوت استفاده شد. نخست نانوساختار تنگستن‌تري‌اكسيد با استفاده از روش هيدروترمال، سنتز شد. جهت تركيب مواد اكسيدي با مواد كربني و ساخت الكترود از روش رسوب مرطوب، استفاده شد. به اين ترتيب كه با استفاده از حلال NMP، سوسپانسيوني از تنگستن‌تري‌اكسيد تشكيل شده و نانولوله‌هاي‌كربني عامل‌دار شده با درصد وزني‌هاي متفاوت (20،10 و30 درصدوزني)، تهيه شد و چند قطره از آن بر روي بستر مناسب قرار گرفت. در اين پروژه از ورق گرافيتي به عنوان بستر جهت قرار‌گيري موادفعال استفاده شد. ساختار و فازهاي بلوري نانومواد با استفاده از تكنيك هاي مشخصه‌يابي، از جمله ميكروسكوپ الكتروني‌‌روبشي ‌‌نشرميداني، طيف‌سنج پراش انرژي پرتوي‌ايكس، رامان و پراش پرتوي‌ايكس، بررسي شد. رفتارالكتروشيميايي الكترودهاي تهيه شده در سيستم سه ‌الكترودي و دو الكترودي با استفاده از تكنيك‌هاي ولتامتري چرخه‌اي و شارژ - دشارژگالوانواستاتيك مورد ارزيابي قرار گرفت. در سيستم سه‌الكترودي، الكترود هيبريدي شامل تنگستن‌تري‌اكسيد و 10 درصد وزني نانولوله‌كربني، در محلول آبي سولفوريك‌اسيد 1مولار به عنوان الكتروليت، ظرفيت 187/25 ميلي‌فاراد بر سانتي‌متر مربع را در چگالي جريان 1/5 ميلي‌آمپر بر سانتي‌متر مربع نشان داد و به عنوان الكترود بهينه انتخاب شد. جهت بررسي كاربرد عملي الكترود تهيه شده در سيستم دوالكترودي، دو الكترود بهينه با استفاده از ژل پلي‌وينيل‌الكل/سولفوريك‌اسيد تهيه شده به عنوان الكتروليت، مقابل هم قرار گرفتند و به اين ترتيب ابرخازن متقارن حالت جامد ساخته شد. چگالي‌انرژي و توان ابرخازن ساخته شده در پنجره پتانسيل 2 ولت به ترتيب 18/88 ميكرو وات‌ساعت بر سانتي‌متر مربع و 399/811 وات‌ساعت بر سانتي‌متر مربع به دست آمد. همچنين پايداري چرخه‌اي بالايي با حفظ 94/04 درصد ظرفيت اوليه بعد از 4000 چرخه، از خود نشان داد. همچنين ابرخازن تهيه شده توانست موتور فن (آرميچر) و همزمان سه LED قرمز(1/6 ولت) و همچنين سه LED سبز (1/9 ولت) را روشن كند، كه بيانگر توانايي ذخيره انرژي و عملكرد خوب ابرخازن تهيه شده است.

218900

نانوشيمي

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان