ساخت ابرخازن هایی با ظرفیت بالا در ذخیره سازی انرژی

 رشد روز افزون فناوری های نوین و صنعتی شدن زندگی مردم، لزوم استفاده از قطعات الکترونیکی را در هر مکان و زمان ضروری ساخته است، به گونه ای که امروزه، مردم از تجهیزات الکترونیکی در کلیه‌ فعالیت های اقتصادی، اجتماعی و … بهره می گیرند. از این‌رو، طراحی ابرخازن هایی برای ذخیره سازی انرژی با توان بالاتر و ظرفیت بیشتر، به منظور استفاده از وسایل الکترونیکی رایج در مدت زمان‌های طولانی تر، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

محمد قربانی،یکی از محققان این طرح گفت: در این کار تحقیقاتی سعی شده تا با استفاده از نانوساختارها، کارایی بهتر در ذخیره‏ سازی انرژی جهت استفاده در مدارهای الکترونیکی حاصل شود.

وی در خصوص اهمیت بهبود عملکرد این گونه ابرخازن ها گفت: یکی از بزرگترین معضلات در حوزه‌ ابرخازن‌ها پایداری سیستم ذخیره کننده‌ انرژی است. برای مثال، سلول خورشیدی در طول روز می ‏تواند انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.

وی افزود: با بهره گیری از نانوپولک های کبالت اکسید در ابرخازن های طراحی شده در این طرح، این انرژی به صورت شیمیایی در سیستم ذخیره شده و در زمان نیاز با توان بالا به مدار باز می گردد.

قربانی با بیان دستاوردهای اجرای این طرح ادامه داد: ساخت این ابرخازن ها به روشی ساده و کم هزینه صورت گرفته است. افزایش پایداری و ظرفیت ذخیره‌ی انرژی در ابرخازن‌های تولید شده از دیگر مزیت‌های استفاده از نانوساختارهای کبالت اکسید در طراحی آن‌هاست.

وی با اشاره به نحوه‌ ساخت و عملکرد ویژه‌ این نانوساختارها در طراحی ابر خازن‌های مذکور افزود: پس از سنتز و ساخت لایه کبالت فلزی ضخیم روی زیر لایه مس به روش رسوب الکتروشیمیایی، یک لایه متخلخل به همراه نانوپولک‏ های کبالت اکسید یا هیدروکسید تشکیل می شود. به دلیل نسبت سطح به حجم بالا و پخش یکنواخت نانوپولک های کبالت اکسید بر تمامی سطح الکترود ابرخازن ها، مسیرهای مناسبی برای انتقال حامل‏ های بار در الکترودهای تولید شده و همچنین، انتقال یون‌ها درون الکترولیت به وجود می آید.

وی ادامه داد: در این فرآیند، یون‌ها در الکترولیت به درون خلل و فرج نفوذ کرده و با انجام واکنش شیمیایی منجر به تغییر فاز ماده‌ فعال ابرخازن در سطح می ‏شوند. بدین ترتیب انتقال بار سریع و با مقاومت پایین از طریق نانوپولک‏ ها و همچنین لایه متخلخل، صورت می پذیرد.

وی با اشاره به ظرفیت بالای این طرح در تولید ابر خازنی شبیه باتری با انرژی، توان و قیمت مناسب، نسبت به سرمایه‏ گذاری جهت تولید انبوه ابرخازن ساخته شده، با تجمیع و بسته‏ بندی مناسب به صورت تجاری، ابراز امیدواری کرد.

به گفته وی، این ابر خازن‌ها با عملکردی مشابه باتری، در قطعات الکترونیکی قابل حمل همچون تلفن همراه و وسایل حمل و نقل عمومی مانند قطارهای مترو و اتوبوس‏ های درون شهری کاربرد دارند.

به گزارش مهز به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو،محمد قربانی، دانشجوی دکترای فیزیک دانشگاه صنعتی شریف، دکتر علیرضا مشفق، عضو هیات علمی دانشکده فیزیک و پژوهشکده نانو، دانشگاه صنعتی شریف و دکتر نعیمه ناصری، عضو هیات علمی دانشکده فیزیک این دانشگاه در انجام این طرح همکاری داشته‌اند. نتایج این کار در مجله ACS Applied Materials & Interfaces (جلد ۲۱، شماره ۷، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۱۱۷۲ تا ۱۱۱۷۹) به چاپ رسیده است.

No tags for this post.