طراحی و ساخت ابرخازن کاغذی بر پایه نانو مواد

fabrication and design paper supercapacitor based on nano materials

  • جزئیات
  • خلاصه پژوهش
  • تعریف مسئله
  • اهمیت و ضرورت
  • اهداف
  • توضیحات تکمیلی
  • حمایت‌های موردنیاز
  • فایل‌های پیوست
  • پیام‌ها
  • حامیان پیشنهادیه
:   کاربردی
:  
دکترا
مهندسی برق
مهندسی برق - الکترونیک
:   24 ماه
:   1399/12/01

فن آوری جدید ابرخازن، با این قابلیت ظهور کرد که پیشرفت های عمده در ذخیره سازی انرژی را ممکن می¬¬سازد. ابرخازن ها با همان معادلات اساسی باتری های معمولی کنترل می¬شوند اما از الکترودهای با سطح بالاتر و دی الکتریک نازک تر برای رسیدن به ظرفیت بیشتر استفاده می¬کنند. معمولاً باتری‌ها در مقایسه با خازن‌ها می¬توانند انرژی زیادی ذخیره کنند، اما به دلیل بهره‌گیری از واکنش‌های شیمیایی عملکرد سریعی ندارند و به عبارت دیگر چگالی توان آن‌ها کم می¬‌باشد. از سوی دیگر ابرخازن ها به دلیل بهره‌گیری از جداسازی الکتروستاتیکی بارهای الکتریکی، انرژی ذخیره شده را به سرعت در اختیار مصرف کننده قرار می‌دهند و چگالی توان بالایی دارند. این مساله موجب می¬شود امکان تراکم و چگالی بالای انرژی در مقایسه با خازن های معمولی فراهم شود و تراکم نیرو نیز بیش از باتری های معمولی باشد. در نتیجه ابرخازن یک رسانای جذب نیرو برای افزایش کاربردهای مختلف است. اما مشکل اساسی آن‌ها ذخیره انرژی کم می‌باشد. در این عنوان ما به بررسی و ساخت سه نوع خازن کاغذی بر پایه الکترودهای ساخته شده با نانو ذرات گرافیت، ژل PVDF، ژل الکترولیت غیر آبی ساخته شده از PVA/ H۲PO۴ و دو نوع ژل دی الکتریک ساخته شده از PVA/H۲O و BaTiO۳ می‌پردازیم و با استفاده از آنالیزهای SEM، TEM، چرخه ولتامتریک، نمودارهای شارژ و دشارژ، نمودارهای نایکوئیست و نمودارهای " باد"، اندازه گیری ظرفیت خازن انجام گرفته شده است و در حالت های مختلف نرخ اسکن ولتاژی mv/s۲۰ و mv/s ۱۵۰، مقدار ظرفیت به ترتیب برای نمونه اول بر پایه ژل PVDF برابر F/g ۶/۱۷۶ و F/g ۶/۴۲، برای نمونه دوم بر پایه ژل PVA برابر F/g ۹/۲۶۳ و F/g ۸/۱۰۲ و برای نمونه سوم بر پایه BaTiO۳ برابر F/g۶/۳۱۲ و F/g ۵/۱۱۷ بدست آمده است

با افزایش مداوم مصرف سوخت های فسیلی در 25 سال آینده روند مصرف سوخت به حداقل 35% بیش از مقدار مصرف کنونی خواهد رسید. این مسئله فشارهای زیادی را بر منابع انرژی های تجدید ناپذیر وارد می کند و به میزان زیادی آب و هوای زمین را تحت تأثیر قرار می دهد. سیستمهای ذخیره سازی انرژی الکتریکی کاربرد گسترده ای در بهره گیری از انرژی تجدید ناپذیر )باد،نور خورشید و ...( را ممکن می سازد. ابرخازن ها  با چگالی انرژی و توان بالا، قابلیت جابه جایی و چرخه عمر  مطلوب، هسته های تکنولوژی آینده هستند.

همانطور که در قسمت تعریف مسیله بیان شد گرایش تکنولوژی در اینده به سمت استفاده از انرژی های پاک میباشد و ساخت ابرخازنهای کاغذی بر پایه نانو مواد علاوه بر کاهش هزینه ها میتواند درچه بسیار بزرگی برای استفاده درست از انرژی های پاک باشد و دانشگاه های بزرگ دنیا بر روی این پروژه تمرکز کرده اند و چالش بزرگ تکنولوژی محسوب میشد و بدست اوردن تکنولوژی ساخت ان میتواند قدم بسیار بزرگی باشد

طراحی و ساخت ابر خازن کاغذی با استفاده از تکنولوژی ها و مواد جدید و طراحی ساختار جدید و مقابله کردن با علوم روز دنیل در این حوزه و در نهایت صنعتی کردن این علم کاربردی و استفاده در ساخت تمام تجهیزات الکترونیکی

یکی از معضلات این کار عدم وجود پشتیبانی می باشد  در طول سه سال تحقیقات تمام هزینه ها به طور شخصی پرداخت شد و علاوه بر ان تجهیزات ازمایشگاهی قوی نیز مورد نیاز می باشد همچنین وجود یک تیم متشکل از همکاران الکترونیک و شیمی بسیار میتواند کار را فعال تر  با سرعت بیشتر جلو ببرد

تجهیزات

ابر خازن کاغذی

نیازمند تجهیزات ازمایشگاهی شیمی و الکترونیکی

مالی

ابرخازن کاغذی

نیازمند حمایت مالی جهت خرید مواد و انالیز نمونه ها

منابع انسانی

ابر خازن کاغذی

به دلیل اینکه این پروژه یه پروژه بین رشته ای میباشد نیلزمند یک تیم تحقیقاتی متشکل از متخصصان شیمی ، الکترونیکی و نانو فیزیک می باشم

حامیان پیشنهادیه:

بدون حامی