مهندسي ساختاري و مورفولوژيكي الكترودهاي نيكل-كبالت هگزاسيانوفرات جهت استفاده در ابرخازن هاي متقارن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

پراشن بلو رنگدانه قابل سنتزي است كه به دليل خواص منحصر بفردش كاربرد هاي متنوعي در علوم مختلفي مانند پزشكي و ذخيره انرژي دارد. هدف از انجام اين تحقيق اصلاح و بهينه سازي خواص ساختاري و مورفولوژيكي پوشش هاي نيكل- كبالت هگزاسيانوفرات (پراشن بلو) بر بستر گرافيتي جهت دستيابي به بيشينه ظرفيت ذخيره سازي انرژي است. در اين راستا، با تنظيم دقيق پارامترهاي حمام سنتز به روش هم رسوبي، شامل نسبت مولي واكنش‌دهنده‌ها، زمان و دماي واكنش و افزودن اتانول به حمام سنتز، ساختار و مورفولوژي نانومكعب‌هاي PBA متخلخل با موفقيت اصلاح شدند. الكترودهاي PBA توسط طيف‌سنجي پراش اشعه ايكس، طيف‌سنجي مادون قرمز فوريه، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و آزمون‌هاي الكتروشيميايي ولتامتري چرخه‌اي و طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي مشخصه‌يابي شدند. نتايج نشان دادند كه نسبت‌ مولي تري سديم سيترات و دماي سنتز تأثير زيادي بر اندازه نانومكعب ها، مورفولوژي و عملكرد الكتروشيميايي الكترودها دارد. الكترود PBA سنتز شده در دماي صفر درجه سانتي گراد، مدت زمان 48 ساعت و مقدار تري سديم سيترات برابر با mg 387 از بهترين خواص ذخيره انرژي برخوردار بود. اين الكترود با اندازه ذرات مكعبي متوسط حدود nm120، ظرفيت ويژه جرمي برابر با F/g 1150 را در الكتروليت نيم مولار سولفات سديم نشان داد. در نهايت الكترود سنتز شده در شرايط بهينه جهت ساخت ابرخازن‌هاي متقارن و نامتقارن مورد استفاده قرار گرفت. ابرخازن متقارن با دارا بودن دامنه ولتاژ كاري 1/2 ولت و بازده كلمبي نزديك به 100 درصد در تمامي چگالي جريان ها و همچنين توانائي حفظ ظرفيت 91% در طي 3000 سيكل شارژ و دشارژ، توانست LEDهاي آبي، سبز و قرمز را به ترتيب به مدت زمان 3 دقيقه و 10 ثانيه، 6 دقيقه و 40 ثانيه و 8 دقيقه و 11 ثانيه روشن نگه دارد. همچنين ابرخازن متقارن داراي چگالي توان W·kg⁻¹ 2625 و چگالي انرژي W·h·kg⁻¹ 75/43 بوده كه نشان دهنده برتري ابرخازن ساخته شده نسبت به بسياري از مطالعات قبلي مي باشد.

236438

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان