11812

11812

ساخت كربن فعال مزومتخلخل و بررسي خواص الكتروشيميايي آن

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - سراميك

اسفند ماه 1391

اسفند ماه 1391

دكتر عليرضا ميرحبيبي - دكتر فرهاد گلستاني فرد

چكيده «كربن فعال» به عنوان يكي از پر اهميت‌ترين و پر كاربردترين مواد كربني شناخته شده است. از كاربردهاي آن مي‌توان به استفاده از آن در جاذب‌ها، پايه كاتاليست‌ها، جذب آلاينده‌ها، فرايندهاي جذب الكترودي و ابرخازن‌ها اشاره كرد. در فرايندهايي همچون جذب الكترودي و كاربرد ابرخازن اندازه تخلخل‌ها داراي اهميت بسياري است. در اين پژوهش ابتدا پارامترهاي موثر در ساخت كربن فعال به روش فعال‌سازي شيميايي مورد بررسي قرار گرفت. پارامترهاي مورد نظر نسبت اشباع سازي، دما و زمان كربنيزاسيون بودند كه با روش طراحي آزمايش تاگوچي، آزمايش‌هاي مورد نظر طراحي شدند. در ادامه براي بررسي روش فعال‌سازي فيزيكي و تركيب آن با روش فعال‌سازي شيميايي آزمايش‌هاي جديد طراحي شدند. در نهايت نحوه عملكرد نمونه هاي مايكرومتخلخل و مزومتخلخل در الكتروليت NaCl با آزمايش‌هاي ولتامتري چرخشي و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بدست آمده در فعال‌سازي به دو روش شيميايي و فيزيكي نشان مي‌دهد كه با هيچ يك از روش‌ها به تنهايي نمي‌توان به ساختار مزومتخلخل دست يافت. نمونه بهينه از لحاظ ساختار مزومتخلخل نمونه‌اي بود كه با فعال‌سازي شيميايي با نسبت اشباع سازي 3 و فعال‌سازي فيزيكي همزمان در دماي 850 درجه سلسيوس تحت اتمسفر CO2، ساخته شد. نمونه بهينه از لحاظ مايكروتخلخل و سطح ويژه بالا، نمونه با نسبت اشباع سازي 3 در نظر گرفته شد و اين دو نمونه تحت آناليزهاي الكتروشيميايي قرار گرفت. آناليز ولتامتري چرخشي نشان داد كه نمونه مايكرومتخلخل به دليل سطح ويژه بالاتر نسبت به نمونه مزومتخلخل داراي ظرفيت خازني بيشتري است. از طرف ديگر آناليز طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي نشان داد كه نمونه مزومتخلخل به دليل اندازه تخلخل بزرگ‌تر (nm54/2) داراي مقاومت كمتري در مقابل نفوذ الكتروليت مي‌باشد كه مي‌تواند توان كاري بالاتري داشته باشد. لذا مي‌توان نتيجه گرفت كه براي دست يابي به ظرفيت بالا و توان بيشتر لازم است كه تركيبي از اين دو ساختار را به صورت همزمان داشته باشيم. واژه‌هاي كليدي: كربن فعال، مزوتخلخل، مايكروتخلخل، ابرخازن، نمك زدايي