1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Initiative Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • مدیریت بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمینه استاندارد سازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

در آینده عمر باطری‌های لپ‌تاپ به بی‌نهایت میل می‌کند!

موضوع : علم و پژوهش کلمات کلیدی : نانوکامپوزیت - گرافن - ابرخازن تاریخ خبر : 1396/05/23 تعداد بازدید : 254

پژوهشگران دانشگاه کاشان تلاش کردند تا با بهره‌گیری از فناوری نانو، در جهت افزایش عمر و کارایی ابرخازن ها گام بردارند. این محققان پوشش‌های نانوکامپوزیتی آزمایشگاهی را سنتز کرده‌اند که در تولید ابرخازن‌ها کاربرد دارند و موجب بهبود عملکرد آن‌ها خواهند شد. ابرخازن‌ها در آینده جای باطری‌های مرسوم یون لیتیم را خواهند گرفت.

رشد و توسعه‌ی جوامع بشری همواره مستلزم تولید و مصرف انرژی بوده است. مصرف سوخت‌های فسیلی تجدید ناپذیر به‌عنوان منابع انرژی، به علت مشکلات زیست‌محیطی فراوان، هرگز جوابگوی بشر برای ادامه‌ی بقا، توسعه و تکامل نخواهد بود. از سوی دیگر، رشد فزاینده‌ی بازار تجهیزات الکترونیکی قابل‌حمل از جمله لپ‌تاپ‌ها و گوشی‌های هوشمند، افزایش تقاضا برای ساخت و توسعه‌ی تجهیزات ذخیره‌ی انرژی را به دنبال داشته است. ابرخازن‌ها در آینده‌ای نزدیک می‌توانند جایگزین خوبی برای باطری‌های رایج امروزی باشند.
به گفته‌ی دکتر مهدی شبانی نوش آبادی-عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان- در پژوهش حاضر تلاش شده است تا با پوشاندن الکترود ابرخازن‌ها با یک نوع پوشش نانوکامپوزیتی، کارایی و عملکرد آن‌ها بهینه شود.
وی خاطرنشان کرد: «این پوشش نانوکامپوزیتی به کمک یک روش ارزان، آسان و سازگار با محیط سنتز شده است که تولید این پوشش‌ها در مقیاس صنعتی را در آینده امکان‌پذیر می‌نماید. هرچند این نوع پوشش‌ها هنوز در مرحله‌ی تحقیق و توسعه است و راه زیادی تا تجاری‌سازی و استفاده از آن‌ها در مقیاس‌های صنعتی باقی ‌مانده است.»
این محقق با مقایسه‌ی باطری‌های لیتیومی رایج و ابرخازن‌ها، اظهار داشت: «هرچند ابرخازن‌ها در مقایسه با باطری‌های یون لیتیوم چگالی توان ویژه‌ی بسیار بالاتری از خود نشان می‌دهند، اما همچنان چگالی انرژی ویژه‌ی پایین آن‌ها در مقایسه با باطری‌های یون لیتیوم، به‌عنوان یک چالش جدی مطرح است.»
وی ادامه داد: « این طرح در گام اول با هدف کاملاً پژوهشی و در مقیاس آزمایشگاهی انجام گرفته است، اما امیدواریم در ادامه با تلاش‌های روزافزون در سنتز نانوکامپوزیتهای مؤثرتر، خواص خازنی ابرخازن‌ها از جمله ظرفیت انرژی بالاتر، عمر چرخه‌ای بیشتر و مهم‌تر از همه چگالی انرژی ویژه‌ی بالاتر، در مسیر کاربردی کردن این طرح، گام‌های بلندتری برداریم.»
در طرح حاضر یک پوشش نانوکامپوزیتی متشکل از یک جزء گرافنی (اکسید گرافن) و یک جزء پلیمری سنتز شده است. روند سنتر به‌صورت یک فرایند دومرحله‌ای بوده است. در مرحله‌ی اول با استفاده از یک فرایند الکتروشیمیایی، نانوصفحات گرافن بر روی الکترود کربن شیشه‌ای سنتز شده‌اند. در مرحله‌ی دوم پلیمر پلی آنیلین با روش الکتروشیمیایی ولتامتری چرخه‌ای بر روی الکترود رسوب داده شده‌اند. به‌منظور شناسایی پوشش نانوکامپوزیت تثبیت شده بر روی الکترود از روش‌های میکروسکوپی، طیف‌نگاری و پراش استفاده شده است. همچنین به‌منظور ارزیابی‌های خواص خازنی از آزمون‌های طیف‌نگاری امپدانس الکتروشیمیایی و ولتامتری چرخه‌ای استفاده شده است.
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده از آزمون‌های الکتروشیمیایی، نانوکامپوزیت پلی آنیلین/گرافن دارای ظرفیت ویژه‌ی 1084 فاراد بر گرم، چگالی انرژی ویژه‌ی 53.12 وات ساعت بر کیلوگرم و چگالی توان ویژه‌ی 500.61وات بر کیلوگرم در چگالی جریان 3.22 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع بوده است. نکته حائز اهمیت این است که افت IR در نانوکامپوزیتها حتی در چگالی‌های جریان زیاد نیز قابل صرف‌نظر کردن است. ویژگی مذکور از مقاومت تماسی خیلی کم مواد تشکیل دهنده‌ی نانوکامپوزیت حکایت دارد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر مهدی شبانی نوش‌آبادی- عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان- و فاطمه زاهدی- دانشجوی مقطع دکترای این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی Electrochimica Acta با ضریب تأثیر 4.798 (جلد 245، سال 2017، صفحات 575 تا 586) منتشر شده است.
مقالات آموزشی مرتبط