به کارگیری فناوری نانو برای افزایش ظرفیت ذخیره انرژی ابرخازن‌ها در دانشگاه اصفهان
محققان دانشگاه صنعتی اصفهان در طی انجام یک طرح آزمایشگاهی موفق شدند ظرفیت ذخیره انرژی و عمر ابرخازن‌ها را افزایش دهند. از نتایج این تحقیقات می‌توان در حوزه‌هایی همچون حمل‌ونقل، هوافضا و پزشکی استفاده کرد.
به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، یکی از بزرگ‌ترین مشکلات جامعه مدرن، تأمین کارآمد انرژی است. در حال حاضر نیروگاه‌های سوخت فسیلی بخش عمده انرژی موردنیاز شهرها را تولید می‌کنند که عامل اصلی نشر گازهای گلخانه‌ای و آلودگی‌های زیست محیطی هستند. اخیراً تلاش‌های قابل‌توجهی در توسعه شکل‌های تجدیدپذیر انرژی مانند انرژی‌های هیدروالکتریک، خورشیدی، زمین گرمایی و باد صورت گرفته است اما با فناوری‌های فعلی هیچ یک از منابع تجدیدپذیر انرژی به لحاظ اقتصادی توانایی جانشینی سوخت‌های فسیلی را ندارند. ازاین‌رو استفاده از وسایل ذخیره انرژی از جمله ابرخازن‌ها می‌تواند تا حدود زیادی استفاده از منابع طبیعی تأمین انرژی را توسعه دهد.
دکتر علی‌اصغر انصافی، چگالی بالای انرژی و توان مناسب را به‌عنوان دو مزیت مهم ابرخازن‌ها معرفی کرد و در ادامه افزود: «روش مورد استفاده در این پژوهش جهت تولید الکترود به کار برده شده در ابرخازن‌ها، آسان، سریع، کم‌هزینه و سازگار با محیط زیست است.»
انصافی در رابطه با نقش فناوری نانو در این طرح افزود: «در این پژوهش حفرات نانومتری با ساختار منظم روی سطح الکترودی از جنس فولاد زنگ نزن ایجاد شده و در ادامه نانوذرات مس- بیسموت اکسید روی این الکترود نشانده شده‌اند. وجود حفرات نانومتری روی بستر فولادی منجر به افزایش سطح و در نتیجه افزایش تعداد مکان‌های فعال جهت قرارگیری نانوذرات روی سطح می‌شود. رشد نانوذرات در سطح وسیع‌تر موجب بهبود پایداری و اندازه کوچک‌تر آنها منجر به افزایش نفوذ یون‌ها و افزایش ظرفیت ابرخازن شده است».
این محقق در ادامه به ارائه توضیحات کامل‌تری در خصوص روند اجرای این طرح پرداخت: «ابتدا به‌وسیله فرایند آندایزینگ، سطح الکترود از جنس فولاد زنگ نزن حفره‌دار شد. سپس نانوذرات مس- بیسموت اکسید با اعمال یک پتانسیل ثابت روی سطح این الکترود رسوب داده شدند. سپس ساختار و مورفولوژی الکترود تولید شده با استفاده از روش‌هایی همچون XRD، EDX و میکروسکوپ الکترونی روبشی، مورد تأیید قرار گرفت. در نهایت خواص الکتروشیمیایی الکترود نیز به‌وسیله روش‌های ولتامتری چرخه‌ای، شارژ و تخلیه گالوانواستاتیک و طیف‌نگاری امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی شد».
نتایج به‌دست‌آمده از آزمون‌های الکتروشیمیایی حاکی از آن است که مقدار ظرفیت الکترود تولید شده 674 فاراد بر گرم در چگالی جریان یک آمپر بر گرم بوده است. این الکترود پس از 500 دوره شارژ و تخلیه، حدود 80 درصد ظرفیت اولیه خود را حفظ کرده که نشان‌دهنده پایداری خوب این ترکیب است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های پروفسور علی‌اصغر انصافی و پروفسور بهزاد رضایی، اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و نجمه احمدی، دانشجوی دکترای این دانشگاه است.
انتهای پیام/
