موفقيت پژوهشگران ايراني در طراحي نانوكامپوزيت با كاربرد در ابرخازن‌ها

به گزارش ايرنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، اين نانوكامپوزيت كه در مقياس آزمايشگاهي طراحي شده از مواد اوليه ارزان و به روشي منطبق بر اصول شيمي سبز تهيه شده است.
امروزه گستره وسيعي از خازن‌ها وجود دارند. خازن‌هاي الكتروشيميايي به دليل كاربردهاي فراوان خود از قبيل وسايل نقليه الكتريكي، برق اضطراري (يو پي اس)، سيستم‌هاي برق DC و دستگاه‌هاي تلفن همراه، توجه بسياري را به خود جلب كرده‌اند. اين خازن‌ها‌ توانايي ويژه‌اي در ذخيره‌ انرژي دارند. قيمت كم، سهولت در تهيه و طبيعت انعطاف پذير بالا از ديگر ويژگي‌هاي برجسته‌ آنهااست.
هدف اصلي اين پژوهش استفاده از مواد قابل دسترس با قيمت مناسب جهت ساخت الكترود مورد استفاده در خازن‌هاي الكتروشيميايي بوده است.
به گفته‌ دكتر علي احساني، اين طرح نانوكامپوزيتي را معرفي مي‌كند كه مي‌تواند به راحتي سنتز شده و در سيستم‌هاي ذخيره كننده انرژي همانند ابر خازن‌ها، جايگزين مواد گران قيمتي مانند روتينيم اكسيد شود.
موادي كه در سنتز اين نانوكامپوزيت به كار رفته‌اند در مقايسه با ابرخازن‌هاي مشابه، قابل دسترس و ارزان بوده و به راحتي با روش الكتروشيميايي قابل سنتز هستند.
وي افزود: مواد فعال خازن‌هاي الكتروشيميايي شامل مواد كربني، اكسيدهاي فلزي و پليمرهاي رساناست. پليمر هادي پلي آنيلين يكي از بهترين گزينه‌ها براي استفاده به عنوان الكترود در ابرخازن‌ها‌ي الكتروشيميايي است. با توجه به اينكه مواد در ساختار كامپوزيتي مي‌توانند خواص بهبود يافته‌ي مناسبي داشته باشند، در اين پژوهش از پليمر هادي پلي آنيلين كه حاوي مقدار بسيار كمي گرافن و نانوذرات طلا است، استفاده شده است.
در توضيح استفاده از گرافن بايد گفت از آنجا كه ابرخازن بايد در طي چرخه‌هاي شارژ و دشارژ دوام و تكرار پذيري مناسبي داشته باشد، وجود مقدار كمي گرافن پايداري پليمر را به مقدار قابل توجهي افزايش داده است.
از طرفي وجود نانوذرات طلا در ساختار گرافن توانسته است رسانايي اين پليمر را افزايش دهد. لذا با توجه به بحران انرژي، كاربرد اين نانوكامپوزيت مي‌تواند در راستاي گسترش استفاده از سيستم‌هاي انرژي پاك و ذخيره سازي انرژي حائز اهميت باشد.
همچنين روش سنتز الكتروشيميايي به كار رفته در ساخت اين نانوكامپوزيت، بر خلاف سنتز شيميايي، به علت استفاده نكردن از واكنشگرهاي شيميايي در فرايند اكسايش، بر طبق استانداردهاي جهاني شيمي سبز است.
نتايج اين تحقيقات در مجله Applied Surface Science به چاپ رسيده است. دكترعلي احساني، عضو هيأت علمي دانشگاه قم، دكتر محمد رضا گنجعلي، دكتر پرويز نوروزي، اعضاي هيأت علمي دانشگاه تهران، جواد شعباني شايه، دانشجوي دكتراي دانشگاه تهران، و دكتر بابك ژاله، عضو هيأت علمي دانشگاه بوعلي سيناي همدان، در انجام اين طرح همكاري داشته‌اند.
علمي **1354**1440