توسعه انرژی‌های سبز برای ساخت ابرخازن‌های جدید در دانشگاه امیرکبیر

به گزارش مجله خبری نگار هادی حیدری مجری طرح «سنتز سامانه های هیبریدی بر پایه نانو صفحات دی سولفید مولیبدن و بررسی کاربرد ابرخازنی آنها» درمورد این طرح گفت: استفاده از سوخت های فسیلی در دنیا به علت کمبود منابع، افزایش دمای کره زمین و آلودگی های کربنی محدود شده است، بنابراین توسعه انرژی های 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 مانند باطری های قابل شارژ و ابرخازن ها در وسایل الکترونیکی، وسایل نقلیه و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرند.

این محقق تصریح کرد: در سال های اخیر خازن های الکتروشیمیایی (EC) یا به عبارتی ابرخازن ها به دلیل دارا بودن قابلیت هایی مثل سرعت شارژ/دشارژ بالا، توان مخصوص بالا و پایداری چرخه ای طولانی برای استفاده در وسایل با کارکرد انرژی های جدید مثل وسایل نقلیه هیبریدی و ... در دنیا مورد توجه قرار گرفته است.

حیدری خاطرنشان کرد: این طرح را به پیدا کردن مواد الکترودی جدید در ابرخازن ها با ویژگی های متمایز و عالی اختصاص دادیم و از سامانه های هیبریدی بر پایه نانو صفحات دی سولفید مولیبدن برای تولید کامپوزیت های مختلف استفاده کردیم.

وی یادآور شد: تولید نانو صفحات دی سولفید مولیبدن با ویژگی های منحصر به فرد شامل ضخامت نانو صفحات کم، فاصله بین صفحه ای زیاد و بازدهی تولید بالا یکی از چالش های این پروژه بود، با مطالعه حلال ها و روش های 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 کامپوزیت ها حاصل شد.

براساس گزارش دانشگاه صنعتی امیر کبیری، وی توضیح داد : در مرحله بعد نانوکامپوزیت دوتایی دی سولفید مولیبدن-دی اکسید منگنز با استفاده از روش تک مرحله ای 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 چرخه ای (CV) بر روی الکترود شیشه ای مطابق شماتیک کلی سنتز شد.

حیدری اظهار داشت: در مقیاس آزمایشگاهی ابرخازن بر پایه نانوکامپوزیت های 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 ابرخازن ها با ظرفیت ویژه بالا همراه با پایداری چرخه ای خوب قابل استفاده است.
مجری طرح «سنتز سامانه های هیبریدی بر پایه نانو صفحات دی سولفید مولیبدن و بررسی کاربرد ابرخازنی آنها» 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 چرخه ای بسیار خوب از مزایای عمده ابرخازنهای پیشنهادی است. نتایج مربوط به تحقیق مذکور، در قالب دو مقاله در یکی از بهترین مجله های Q۱ حوزه انرژی (Journal of Energy Storage) چاپ شده است. شماتیک کلی مراحل با توجه به شکل زیر می باشد.
استاد راهنمای این طرح دکتر مجید عبدوس و دکتر سعیده مزینانی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده است.