دانشگاه ملایر موفق به افزایش توان انرژی ابَرخازن‌ها با فناوری نانو شد

به گزارش ایرنا به نقل از روابط عمومی دانشگاه ملایر استادیار گروه مهندسی مواد دانشگاه ملایر روز یکشنبه در این باره اظهار داشت: پژوهشگران گروه مهندسی مواد این دانشگاه توانستند با استفاده از یک روش نو و ابداعی ۲  مرحله‌ای برای تهیه الکترودهای ابرخازنی کامپوزیتی گرافن- هگزاسیانوفرات منگنز، خواص الکتروشیمیایی و قابلیت ذخیره‌سازی انرژی را در این ابرخازن‌ها به‌طور چشمگیری بهبود دهند.

مهدی کزازی در تشریح این طرح افزود: پژوهشگران این دانشگاه با استفاده از یک روش ۲ مرحله‌ای ساده و در عین حال کارآمد، موفق شدند برای تهیه الکترودهای کامپوزیتی ابرخازنی و بدون بایندر شامل رسوب الکتروفورتیک بستر کربنی (نانوورقه‌های گرافن) و رسوب الکتروشیمیایی ماده فعال (نانومکعب‌های هگزاسیانوفرات منگنز) بر روی بستر کربنی، مساحت سطح ویژه و هدایت الکتریکی الکترود را افزایش دهند، به‌طوری که در ظرفیت، توان و چرخه‌پذیری این ابرخازن‌ها افزایش قابل توجهی حاصل شد.

وی ادامه داد: با روش به کار گرفته شده نه تنها کارایی الکترود مذکور بهبود می‌یابد، بلکه روشی نو و مؤثر در ساخت دیگر الکترودهای ابرخازنی یا باتری به سایر محققان معرفی می‌شود که منجر به پیشرفت در حوزه انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر خواهد شد.

استادیار گروه مهندسی مواد دانشگاه ملایر و نویسنده مسوول این طرح با اشاره به لزوم توسعه انرژی پاک گفت: عصر حاضر، دوره حفاظت محیط زیست و توسعه انرژی پاک و تجدیدپذیر است و مصرف سوخت‌های فسیلی به علت انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلودگی هوا، محدود شده است.

کزازی با تاکید بر اینکه در این رابطه باید منابع جایگزین انرژی همچون انرژی باد و انرژی خورشیدی، به عنوان راهکاری اساسی توسعه داده شوند بیان کرد: این منابع غیر دائمی باید همواره با سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی همراه شوند تا بر مشکل فقدان گاه و بیگاه این منابع فائق آمده و از دسترسی دائمی انرژی اطمینان حاصل کرد.

وی ادامه داد: سامانه‌های الکتروشیمیایی همچون ابرخازن‌ها که می‌توانند به‌طور موثری انرژی الکتریکی را ذخیره کنند و هنگام نیاز تحویل دهند، نقش تعیین کننده‌ای را در این زمینه ایفا می‌کنند.

عضو هیات علمی دانشگاه ملایر با اشاره به مطالعه دقیق خواص ذخیره‌سازی انرژی در این الکترودها یادآور شد: نتایج به دست آمده بهبود قابل توجه خواص الکتروشیمیایی و قابلیت ذخیره‌سازی انرژی را در الکترودهای تهیه شده نشان می‌دهد.

کزازی گفت: در این طرح بر مبنای تجربیات طرح‌ها و مقالات قبلی، استفاده از یک روش ۲ مرحله‌ای ساده و کارآمد برای تهیه الکترودهای ذخیره‌سازی انرژی ابرخازنی، دارای چندین مزیت است که رسوب مستقیم در این روش یک مزیت مهم است و در آن از هیچ چسب و بایندر مخربی استفاده نمی‌شود.

وی استفاده از یک بستر کربنی را دومین مزیت این طرح برشمرد و افزود: در این کار از نانوورقه‌های گرافن به این منظور استفاده شد که این بستر رسانا علاوه بر بهبود هدایت ماده فعال هگزاسیانوفرات منگنز، موجب افزایش مساحت سطح ویژه آن شده و در نتیجه ظرفیت و توان افزایش می‌یابد.

استادیار گروه مهندسی مواد دانشگاه ملایر استفاده از ساختار نانومقیاس منظم در تهیه ماده فعال هگزاسیانوفرات منگنز به صورت نانومکعب که سبب افزایش مساحت سطح ویژه و در نتیجه افزایش نرخ جریان‌دهی و توان ابرخازن می‌شود را از دیگر مزیت‌ها برشمرد.

کزازی یادآور شد: همچنین به دلیل اینکه نانومکعب‌ها به صورت منظم بر روی بستر نانوورقه‌های گرافن نشانده شده‌اند، از آگلومره شدن آنها جلوگیری شده است.

وی درباره ویژگی‌های شاخص الکترودهای به‌کار رفته در این طرح گفت: مواد فعال نانو ساختار بر پایه هگزاسیانوفرات فلز به طور گسترده در ساخت الکترودهای انواع سامانه‌های ذخیره‌ساز الکتروشیمیایی انرژی مورد استفاده قرار گرفته‌اند که دلیل اصلی برای این مهم ساختار باز و تونلی آنها است که موجب ورود و خروج نسبتا آسان یون‌های الکترولیت به درون‌ساختار آنها می‌شود.

استادیار گروه مهندسی مواد دانشگاه ملایر ادامه داد: به همین دلیل این مواد فعال به‌طور گسترده در ساخت الکترودهای باتری‌های تک و یا چند ظرفیتی از قبیل باتری‌های سدیم- یون، منیزیم- یون و آلومینیوم- یون و همچنین انواع ابرخازن‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

کزازی که در حوزه سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی به‌ویژه باتری‌های آلومینیوم- یون پایه آبی با کشور چین و جمهوری چک نیز همکاری داشته است، خاطرنشان کرد: از نتایج این تحقیق می‌توان در کارخانه‌های تولید باتری‌های لیتیمی و باتری‌های اسیدی سرب موجود در کشور بهره گرفت.

دانشگاه ملی ملایر در چهار کیلومتری محور ملایر به اراک واقع شده و بیش از ۶ هزار دانشجو در این دانشگاه مشغول به تحصیل هستند.