تهيه و مشخصه‌ يابي نانو ساختارهاي مبتني بر سولفيد و اكسيدهاي فلزات واسطه و بررسي رفتار فوتوالكتروشيميايي آن براي كاربرد در ابرخازن خورشيدي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

در پژوهش اول، تهيه¬ي ابرخازن نوري با قابليت شارژپذيري، گزارش شده¬است. نانوذرات بيسموت وانادات و واناديوم اكسيد كه در تهيه الكترودها بكاررفته¬اند، بطور همزمان با روش آبكاري الكتروشيميايي برروي سطح نانولوله¬هاي تيتانيوم¬دي¬اكسيد، پوشش¬دهي شدند. تاثير زمان پوشش¬دهي بر خواص فوتوالكتروشيميايي و مورفولوژي مورد تحقيق قرارگرفت. الكترودهاي جديد ظرفيت ويژه قابل توجه 288 ميلي فاراد بر سانتي¬مترمربع را نشان مي‌دهندكه 15 برابر بيشتر از ظرفيت الكترود تيتانيوم¬دي¬اكسيد خالص است. علاوه بر اين، الكترودها عملكرد فوق‌العاده‌اي در ذخيره‌سازي انرژي با حفظ ظرفيت خازني 7/99 درصد در طول 4000 چرخه شارژ-دشارژ، نشان مي‌دهند؛كه نمايانگر كاربردهاي بالقوه و اميدواركننده اين دستگاه در زمينه ذخيره¬سازي و تبديل انرژي است. ظرفيت ويژه الكترود بهينه تحت تابش نور در مقايسه با مقدار معادل آن در حالت تاريكي 65 درصد افزايش مي يابد. شارژ نوري و دشارژ گالوانوستاتيك دستگاه نيز مورد مطالعه قرار گرفته است، حداكثر مقدارظرفيت با شارژ نوري 290 ميلي¬فاراد برسانتي¬مترمربع به دست آمد. بطور خلاصه يك روش آسان براي سنتز ارزان ابرخازن¬هاي خورشيدي و توسعه يك دستگاه براي تبديل و ذخيره انرژي بطور همزمان با قابليت شارژ سريع و خودكار، گزارش شده است. در پژوهش دوم، از روش پوشش¬دهي الكتروشيميايي براي سنتز منگنز سولفيد، بر روي نانو ذرات بيسموت وانادات و واناديوم اكسيد، استفاده شد. به منظور بهينه سازي ضخامت حاصل از پوشش¬دهي؛ آبكاري در تعداد سيكل¬هاي متفاوت انجام گرفت. از اين كامپوزيت ها به عنوان مواد فعال الكترودي درپيكربندي ابرخازن استفاده شد. مورفولوژي و ساختار مواد با استفاده ازآناليزهاي پراش پرتوي ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، طيف سنجي فوتوالكترون پرتوي ايكس و طيف سنجي رامان، مورد بررسي قرارگرفت. مطالعات ساختاري، سنتز موفق نانو ذرات گل شكل سولفيد فلزي را برروي نانوذرات بيسموت وانادات و واناديوم اكسيد، تاييد مي¬كند. رفتار ابرخازني مواد نيز بعد از لايه نشاني بر روي صفحات هادي FTO، با روش¬هاي ولتامتري چرخه¬اي، شارژ -دشارژگالوانواستاتيك و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي، در الكتروليت پتاسيم¬كلريد 2 مولار، بررسي شدند. در نتيجه¬ي مطالعات انجام شده در اندازه¬گيري سه الكترودي، نمونه بهينه ظرفيت ويژه بالاي 185 ميلي¬فاراد بر سانتيمترمربع نشان داد،كه اين ميزان نسبت به الكترود خالص بيسموت وانادات، ده مرتبه ارتقا يافته است. با توجه به ويژگي¬هاي مثبت منگنزسولفيد از آن به عنوان الكترود منتخب در سيستم دوالكترودي نامتقارن، استفاده شد. همچنين اين سل داراي پايداري چرخه ا ي بسيار بالا به ميزان 5/99 % بعد از 3000 چرخه شارژ و دشارژ، مي باشد. بعلاوه شارژ بواسطه منبع نوري در مدت زمان¬هاي متفاوت و دشارژ در دانسيته جريان هاي مختلف نيز مورد مطالعه قرارگرفته است.

219259

شيمي فيزيك

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان