ساخت ابرخازن‌هاي خورشيدي بر پايه‌ي هترواتصال‌هاي p-n مبتني بر لانتانيوم فريت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

اين مطالعه، به ساخت و بررسي رفتار فوتوالكتروشيميايي ابرخازن‌هاي قابل شارژ با نور برپايه‌ي هترواتصالات ‌p-n مي‌پردازد و از پروسكايت لانتانيوم فريت (LFO) به‌عنوان نيمه‌هادي نوع p استفاده مي‌كند. در پروژه‌ي اول هتروساختار تيتانيوم اكسيد-تنگستن اكسيد (WT) با مورفولوژي نانولوله، به عنوان نيمه‌هادي نوعn به كار گرفته شد. نمونه‌ي بهينه‌ موفق به دستيابي بيشينه ظرفيت mAh·cm-2 5/3 در جريان mA·cm-2 01/0 شد، كه 7 برابر ظرفيت آن در تاريكي است. ابرخازن نوري بهينه ساخته شده از فوتوالكترود بهينه، به حداكثر ظرفيت 67/2 mAh·cm-2 و دانسيته انرژي mWh·cm-2 34/9 در mA·cm-2 06/0 تحت تابش نور دست يافت كه تقريباً چهار برابر بيشتر از مقادير متناظر در شرايط تاريكي بود. همچنين پايداري خوبي را با 3% افزايش ظرفيت پس از 4000 چرخه در نور و حفظ 89% از ظرفيت اوليه در تاريكي نشان داد. در پروژه‌ي دوم، از هتروساختار بيسموت وانادات-واناديوم پنتواكسيد به عنوان نيمه‌هادي نوع n براي ساخت هترو اتصال p-n با لانتانيوم فريت، استفاده شد. نمونه‌ي بهينه، بيشينه ظرفيت mF·cm-2 8/114 را در جريان mA·cm-2 2/0 نشان داد كه 7/7 برابر مقدار متناظر آن در تاريكي بود. همچنين براي مطالعه‌ي عملكرد حالت‌هاي مختلف اين هترواتصال در سيستم دوالكترودي، 5 ابرخازن نوري با يك پيكربندي متقارن LFO@BVO//LFO@BVO و 4 پيكربندي نامتقارن BVO//LFO@BVO، LFO//BVO، LFO//LFO@BVO و Graphite//LFO@BVO، ساخته و به تفصيل به ارزيابي خواص و مكانسيم ذخيره بار هركدام پرداخته شد. ابرخازن نوري Graphite//LFO@BVO، بهترين عملكرد را بين تمام دستگاه‌هاي ساخته شده با بيشينه ظرفيت ويژه mF·cm-2 2/9 در جريان mA·cm-2 2/0 و بيشينه دانسيته انرژي mWh·cm-2 4/21 (در mW·cm-2 4/335) و بيشينه دانسيته توان mW·cm-2 5/1105 (در mWh·cm-2 3/12) تحت تابش نور، نشان داد. همچنين اين دستگاه توانست پس از تحمل 10000 چرخه‌ي شارژ و دشارژ در جريان mA·cm-2 6/0، 90 درصد ظرفيت خود را هم در تاريكي و هم در روشنايي حفظ كند. به طور كلي، اين مطالعه نشان‌دهنده پتانسيل هترواتصالات p-n و مواد نوين در بهبود عملكرد و پايداري ابرخازن‌هاي نوري در شرايط متفاوت است.

232903

شيمي فيزيك

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان