ساخت ابرخازن با فناوری نانو/ سامانه هیبریدی، صنعت را از واردات بی‌نیاز می‌کند

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، استفاده از سوخت‌های فسیلی یکی از دلایل اصلی افزایش گرمایش زمین و آلودگی‌های کربنی است. از سوی دیگر منابع سوخت فسیلی محدود هستند و برای همیشه باقی نمی‌مانند. بنابراین در سال‌های اخیر توسعه انرژی‌های سبز و تجهیزات ذخیره‌ساز انرژی مبتنی بر این فناوری‌ها به طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. باتری‌های قابل‌شارژ و ابرزخازن‌ها از جمله تجهیزات ذخیره انرژی در وسایل الکترونیکی و وسایل نقلیه است. ابرخازن‌ها مزایای بسیاری در مقایسه با خازن‌ها دارند که از این میان می‌توان به سرعت شارژ بالا، توان بالا و پایداری چرخه طولانی اشاره کرد. بنابراین گزینه مناسبی برای استفاده در وسایل الکترونیکی مدرن و وسایل نقلیه هیبردی به شمار می‌رود.

بیشتر بخوانید:

سپر ایران‌ساخت در برابر اشعه ایکس/ دانش‌بنیان‌ها بار سنگین لباس‌های سربی را از دوش پزشکان بر می‌دارند

حال یک محقق ایرانی به نام هادی حیدری با طرح سنتز سامانه‌های هیبریدی بر پایه نانو صفحات دی‌سولفید مولیبدن را اجرا و کابردهای ابرخازنی آنها را بررسی کرده است. این پروژه با هدف شناسایی مواد الکترودی جدید برای ابرخازن‌ها با ویژگی‌های متمایز انجام شده است. این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر از سامانه‌های هیبریدی مبتنی بر نانوصفحات نیز برای تولید کامپوزیت‌های مختلف استفاده کرده است.

سنتز سامانه هیبریدی نوین به دست محقق ایرانی

به گفته حیدری؛ «سامانه هیبریدی سنتز شده برپایه نانوصفحات دی سولفید ملیبدن یا MoS۲ است. با استفاده از روش‌های نوین، دی‌سولفید مولیبدن با یک حلال ترکیبی جدید در اشل نانو، با مقیاس بالا و فاصله بین صفحه‌ای زیاد سنتز شد. در مرحله بعدی از سامانه‌هایی مبتنی بر پلیمرهای هادی استفاده شد که شامل پلیمر پلی آنیلین (PANI)و پلیمر پلی اورتو آمینو فنول (POAP) می‌شود. درنهایت نانوکامپوزیت سه جزئی به نام POAP/MoS۲-MnO۲ سنتز شد.»

این نانوکامپوزیت با روش الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه‌ای روی الکترود شیشه‌ای سنتز شد. تولید نانوصفحات با به‌کارگیری روش ترکیبی فاز مایع-مکانیکی-سونو شیمی و حلال ترکیبی پایه الکلی محقق شد. در مرحله بعدی نانوکامپوزیت دوتایی دی‌سولفید مولیبدن دی‌اکسید منگنز با روش تک فازی هیدروترمال سنتز شد. این محقق ایرانی می‌گوید؛ «در این مطالعه دو سامانه هیبریدی سنتز شده که تفاوت آنها در پلیمرهای هادی به کار رفته در آنهاست. ابتدا نانوکامپوزیت دو تایی و در مرحله بعدی نانوکامپوزیت سه تایی سنتز شد.»

کاربردهای سامانه‌های هیبردی جدید چیست؟

دانش‌آموخته مقطع دکتری شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بیان می‌کند؛ «کاربرد اصلی این سامانه‌ها در ساخت ابرخازن‌هاست، درواقع نوعی نانوکامپوزیت پیشنهادی برای مواد الکترودی فعال در ابرخازن‌ها به شمار می‌رود. این نانو کامپوزیت ویژگی‌های خاصی را به ابرخازن می‌دهد که از این میان می‌تواند به ارتقای ظرفیت ویژه، شارژ به شارژ سریع، پایداری چرخه بالا، چگالی انرژی بالاتر و توان‌های بالاتر اشاره کرد.»

به گفته وی «این نانوکامپوزیت به صورت الکترودی در نظر گرفته شده و با رفتارهای الکتروشیمیایی مختلف بررسی شده است. همچنین رفتار علمی و کاربردی مواد پیشنهادی برای ابرخازن‌ها در سیستم دو الکترودی نیز بررسی شده است. در جهان از فناوری مشابهی استفاده می‌شود اما مواد الکترودی و نانوکامپوزیت‌های توسعه یافته در این مطالعه برای اولین بار در جهان طراحی و استفاده شده است.»

سامانه‌های هیبریدی ایران‌ساخت به تجاری‌سازی می‌رسد؟

حیدری در خصوص تجاری‌سازی این سامانه‌ها بیان می‌کند؛ «در اولین مرحله مطالعه موفق به تولید نانوصفحات MoS۲ به شکل میان لایه گسترده شدیم که بستر مناسبی برای تولید ابرخازن‌ها و سنسورهای زیستی به شمار می‌رود. این نانوصفحات محصول کاربردی به شمار می‌روند و تولید انبوه آنها بسیار مهم است. ساختار و اجزای تشکیل‌دهنده مواد فعال الکترود در این پروژه برای اولین بار در جهان تولید شده و قیمت تمام شده آن نیز در مقایسه با نمونه‌های مشابه خارجی بسیار کمتر است، در حالی که ویژگی‌ها و کاربردهای بیشتری دارد.»

این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر می‌گوید؛ «در صورتی که حمایت‌های لازم انجام شود، می‌توان این امر را تحقق بخشید. طرح‌های تحقیقاتی مستلزم صرف هزینه هستند و برای این پروژه نیز هزینه‌های شخصی بسیاری شده، اگر حمایت‌های لازم انجام شود، قابلیت تجاری‌سازی آن نیز وجود دارد. این مطالعه را به عنوان پروژه دکتری انجام دادم و تاکنون هیچ حمایتی از آن نشده است. روند درخواست و اخذ حمایت از یک نهاد و ارگان به قدری سخت و طاقت‌فرسا شده که بسیاری عطای آن را به لقایش می‌بخشند. در حال حاضر فوق دکتری را در دانشگاه امیرکبیر می‌گذرانم و با مشکلات مشابهی مواجهم. کار روی بستر نانوصفحات ادامه دارد چراکه سنتز نانوکامپوزیت‌ها جای کار بسیاری دارد و در صنایع مختلفی به کار می‌رود.»

بیشتر بخوانید:

بومی‌سازی جاذب بخار بنزین/ محصول ایرانی مانع از خودسوزی خودروها می‌شود

انرژی موضوعی مهم برای ایران است و توسعه فناوری‌های این حوزه از اهمیت بالایی برخوردار هستند. بنابراین از مسئولان انتظار می‌رود که از پروژه‌ها و پایان‌نامه‌های دارای پتانسیل حمایت کنند. مسئولان باید بکوشند تا موانع موجود بر سر راه دانشمندان را حذف کنند و روند کارها را تسهیل کنند. کمک‌ها و تسهیلات نباید در حد شعار باشد و در عمل نیز باید به محققان و دانشمندان ایرانی کمک شود تا بتوانند پژوهش‌های خود را به ثمر برسانند و محصولات خود را به مرحله تولید برسانند.

انتهای پیام/۴۰۲۱/پ