توسعه انرژی‌های سبز برای ساخت ابرخازن‌های جدید در دانشگاه امیرکبیر

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، هادی حیدری مجری طرح «سنتز سامانه‌های هیبریدی بر پایه نانو صفحات دی سولفید مولیبدن و بررسی کاربرد ابرخازنی آنها» گفت: استفاده از سوخت‌های فسیلی در دنیا به علت کمبود منابع، افزایش دمای کره زمین و آلودگی‌های کربنی محدود شده است بنابراین توسعه انرژی‌های سبز و همچنین طراحی تجهیزات ذخیره ساز انرژی با استفاده از این تکنیک به صورت مستمر در حال افزایش است.

وی افزود: تجهیزات ذخیره انرژی مثل باطری‌های قابل شارژ و ابرخازن‌ها در وسایل الکترونیکی، وسایل نقلیه و سایر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سال‌های اخیر خازن‌های الکتروشیمیایی (EC) یا به عبارتی ابر خازن‌ها به دلیل دارا بودن قابلیت‌هایی مثل سرعت شارژ/دشارژ بالا، توان مخصوص بالا و پایداری چرخه‌ای طولانی جهت استفاده در وسایل با کارکرد انرژی‌های جدید مثل وسایل نقلیه هیبریدی و .. در دنیا مورد توجه قرار گرفته است.

حیدری خاطر نشان کرد: این پروژه را به پیدا کردن مواد الکترودی جدید در ابرخازن‌ها با ویژگی‌های متمایز و عالی اختصاص دادیم و از سامانه‌های هیبریدی بر پایه نانو صفحات دی سولفید مولیبدن برای تولید کامپوزیت‌های مختلف استفاده کردیم.

وی با بیان اینکه تولید نانو صفحات دی سولفید مولیبدن با ویژگی‌های منحصر به فرد شامل ضخامت نانو صفحات کم، فاصله بین صفحه‌ای زیاد و راندمان تولید بالا یکی از چالش‌های این پروژه بود، گفت: با مطالعه حلال‌ها و روش‌های مختلف، روش ترکیبی با استفاده از فاز مایع-مکانیکی-سونو شیمی و حلال ترکیبی پایه الکلی تولید نانو صفحات با راندمان بالا به عنوان بستر نانو کامپوزیت‌ها حاصل شد.

وی افزود: در مرحله بعد نانوکامپوزیت دوتایی دی سولفید مولیبدن-دی اکسید منگنز با استفاده از روش تک مرحله‌ای هیدروترمال سنتز شد بطوریکه جهت افزایش هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت مربوطه، پلیمر‌های هادی مختلفی مورد بررسی قرار گرفتند و پلیمر پلی آنیلین (PANI) و پلی اورتو آمینو فنول (POAP) برای طراحی نانوکامپوزیت سه جزئی انتخاب شدند.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، نانوکامپوزیت سه جزیی POAP/MoS۲-MnO۲ با روش الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه‌ای (CV) بر روی الکترود شیشه‌ای مطابق شماتیک کلی سنتز شد.

وی گفت: در مقیاس آزمایشگاهی ابرخازن بر پایه نانوکامپوزیت‌های سه تایی جدید ساخته شد و با بکار گیری لامپ LED با ولتاژ V ۳ مورد ارزیابی قرار گرفت. وسیله مربوطه تحت دانسیته جریان Ag-۱، ۱ به مدت ۱۰۰ ثانیه شارژ شد و لامپ LED به مدت ۳۸ دقیقه با بکارگیری از ابر خازن مربوطه تست شد.

وی افزود: ماده الکترودی پیشنهادی برای ابرخازن مشابه داخلی نداشته و در صورت طراحی اجزای الکترود در مقیاس نیمه صنعتی و صنعتی، برای تولید ابرخازن‌ها با ظرفیت ویژه بالا همراه با پایداری چرخه‌ای خوب قابل استفاده است.

حیدری افزود: هزینه تمام شده ساخت این نوع ابرخازن در مقایسه با سایر ابرخازن‌های خارجی با ظرفیت مخصوص مشابه، نصف شده است. افزون بر ظرفیت مخصوص بالا، قابلیت سرعت بالا و پایداری چرخه‌ای بسیار خوب از مزایای عمده ابرخازن‌های پیشنهادی است. نتایج مربوط به تحقیق مذکور، در قالب دو مقاله در یکی از بهترین مجله‌های Q۱ حوزه انرژی (Journal of Energy Storage) چاپ شده است. شماتیک کلی مراحل با توجه به شکل زیر می‌باشد.

گفتنی است استاد راهنمای این طرح جناب مجید عبدوس و سعیده مزینانی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.