محققان دانشگاه صنعتی اصفهان در طی انجام یک طرح آزمایشگاهی موفق شدند ظرفیت ذخیره‌ی انرژی و عمر ابرخازن‌ها را افزایش دهند. از نتایج این تحقیقات می‌توان در حوزه‌هایی همچون حمل‌ونقل، هوافضا و پزشکی استفاده نمود.
اصفهان: به کارگیری فناوری نانو در جهت افزایش ظرفیت ذخیره‌ی انرژی ابرخازن‌ها
یکی از بزرگ‌ترین مشکلات جامعه‌ی مدرن، تأمین کارآمد انرژی است. در حال حاضر نیروگاه‌های سوخت فسیلی بخش عمده‌ی انرژی موردنیاز شهرها را تولید می‌کنند که عامل اصلی نشر گازهای گلخانه‌ای و آلودگی‌های زیست محیطی هستند. اخیراً تلاش‌های قابل‌توجهی در توسعه‌ی شکل‌های تجدید پذیر انرژی مانند انرژی‌های هیدروالکتریک، خورشیدی، زمین گرمایی، باد و غیره صورت گرفته است، اما با فناوری‌های فعلی هیچ یک از منابع تجدید پذیر انرژی به لحاظ اقتصادی توانایی جانشینی سوخت‌های فسیلی را ندارند. ازاین‌رو استفاده از وسایل ذخیره‌ی 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 کردو 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 اظهار داشت: «در این پژوهش حفرات نانومتری با ساختار منظم بر روی سطح الکترودی از جنس فولاد زنگ نزن ایجاد شده و در ادامه نانوذرات مس- بیسموت اکسید بر روی این الکترود نشانده شده‌اند. وجود حفرات نانومتری بر روی بستر فولادی منجر به افزایش سطح و در نتیجه افزایش تعداد مکان‌های فعال جهت قرارگیری نانوذرات بر روی سطح می‌گردد. رشد نانوذرات در سطح وسیع‌تر موجب بهبود پایداری و اندازه‌ی کوچک‌تر آن‌ها منجر به افزایش نفوذ یون‌ها و افزایش ظرفیت ابرخازن شده است.»
این محقق در ادامه به ارائه‌ی توضیحات کامل‌تری در خصوص روند اجرای این طرح پرداخت: «ابتدا به‌وسیله‌ی فرایند آندایزینگ، سطح الکترود از جنس فولاد زنگ نزن حفره‌دار شد. سپس نانوذرات مس- بیسموت اکسید با اعمال یک پتانسیل ثابت بر 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 به‌وسیله‌ی روش‌های ولتامتری چرخه‌ای، شارژ و تخلیه‌ی گالوانواستاتیک و طیف‌نگاری امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی شد.»
نتایج به‌دست‌آمده از آزمون‌های الکتروشیمیایی حاکی از آن است که مقدار ظرفیت الکترود تولید شده ۶۷۴ فاراد بر گرم در چگالی جریان ۱ آمپر بر گرم بوده است. این الکترود پس از ۵۰۰ دوره‌ی شارژ و تخلیه، حدود ۸۰ درصد ظرفیت اولیه‌ی خود را حفظ کرده که نشان‌دهنده‌ی پایداری خوب این ترکیب است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های پروفسور علی‌اصغر انصافی و پروفسور بهزاد رضایی – اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان- و نجمه احمدی- دانشجوی دکترای این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی Journal of Alloys and Compounds (جلد ۶۵۲، سال ۲۰۱۵، صفحات ۳۹ تا ۴۷) به چاپ رسیده است.
