16815

: بررسي خواص ريزساختاري و رفتار الكتروشيميايي NiMoS4 در كاربرد ذخيره انرژي

1400

دكتر مسعود هاشمي نياسري

سيد مرتضي مسعودپناه

باتوجه به مصرف بي‌رويه انرژي و سوخت‌هاي فسيلي، تامين انرژي پاك و سازگار با محيط زيست به چالشي بزرگ تبديل شده است. ابرخازن‌ها وسيله‌اي براي ذخيره و توزيع انرژي هستند كه مطالعه در زمينه ابرخازن‌ها و خواص آن‌ها و تلاش براي بهبود اين خواص امري ضروري تلقي مي‌شود. در اين پژوهش ابتدا به معرفي انواع ابرخازن‌ها و خواص آن‌ها پرداخته شده و پس آن، خواص ريزساختاري و الكتروشيميايي ابرخازن NiMoS4 براي كاربرد ذخيره انرژي بررسي شده است. نتايج به دست آمده از مطالعه بر روي NiMoS4 خالص نشان مي‌داد كه با افزايش چگالي جريان ظرفيت ويژه كاهش پيدا مي‌كند. علاوه بر اين، ظرفيت هاي NiMoS4 بالاتر از ظرفيت هاي سولفيدهاي جزء مانند MoS2 (122 F/g در 0.5 A/g ؛ 142 F/g در 0.59A/g، 70 F/g در 1 A /g ) و NiS (250 F/g در 1 A/g) است. در ادامه نمونه NiMoS4 با سه نمونه NiMoO4, CoMoO4, CoMoS4 مورد بررسي قرار گرفته است كه از بررسي داده‌هاي CV مشخص شد نمونه‌هاي كبالت فرآيند اكسيداسيون روي الكترود را در پتانسيل‌هاي پايين‌تري نسبت به نمونه‌هاي نيكل آغاز مي‌كنند. نمونه CoMoS4 چگالي جريان بسيار بالاتري را براي فرآيندهاي اكسيداسيون و كاهش نسبت به تفاوت‌هاي پتانسيل مشابه براي نمونه‌هاي ديگر نشان مي‌دهد. اين بدان معناست كه نمونه‌هاي كبالت پتانسيل بيشتري براي ذخيره انرژي نسبت به نمونه‌هاي نيكل دارند. نمونه‌هاي اكسيدي زمان تخليه طولاني تري نسبت به نمونه‌هاي سولفيدي دارند آن هم به دليل تفاوت در اندازه يون‌هاي اكسيدي و سولفيدي است. تركيب NiMoS4-A توسط يك فرآيند هم‌رسوب شيميايي آسان و به دنبال آن كلسينه كردن در دماي 450درجه سانتي‌گراد در Ar سنتز شد. الكترود NiMoS4-A آماده شده ظرفيت ويژه بالاي 313 C/g در 1 A/g و قابليت نرخ خوب (83% حفظ در 10 A/g) را نشان مي‌دهد. نانوكامپوزيت‌هاي سلسله مراتبي Co(OH)2@NiMoS4 از نانوسيم‌هاي Co(OH)2 يكنواخت با پوشش بسيار نازك NiMoS4 بدست آمده است كه به دليل اثر هم‌افزايي بين Co(OH)2 و NiMoS4، نانوكامپوزيت‌ها عملكرد الكتروشيميايي خوبي را به عنوان يك الكترود ابرخازن از خود نشان دادند. به طور خاص، ظرفيت ويژه 2229 F/g در چگالي جريان 1 A/g به دست آمد. علاوه بر اين، حداكثر چگالي انرژي 5/59 Wh/kg در چگالي توان 1 kWh/kg و پايداري عالي (حفظ ظرفيت 100٪ پس از 5000 سيكل) در چرخه را نشان مي‌دهد. در ادامه مطالعات NiMoS4كه بر روي لايه اكسيد گرافن احيا شده (RGO) رشد داده شد، ظرفيت ويژه بالاي 124 mAh/g را در 1 A/g نشان مي‌دهد و داراي چگالي جريان بالاي 63 Wh/kg در چگالي توان 1125 W/kg و پايداري سيكلي خوب با حفظ ظرفيت 81 درصد پس از 5000 چرخه است. با بررسي يكي ديگر از كامپوزيت‌هاي NiMoS4 نتايج زير بدست آمده است RGO/PANI@NiMoS4 بهينه سازي شده، ظرفيت ويژه بالاي 194 mAh/g در 0.75 A/g و پايداري سيكل خوب با حفظ ظرفيت 93 درصد پس از 6000 سيكل را نشان مي‌دهد. همچنين نانوكره هاي NiMoS4 به دست آمده به دليل ويژگي هاي ساختاري و تركيبي جذاب، فعاليت الكتروشيميايي بسيار بالايي از خود نشان مي‌دهند. الكترود تهيه شده از نانوكره هاي NiMoS4 ظرفيت ويژه بالاي 1094 C/g چگالي جريان 1 A/gبا پايداري دوچرخه سواري افزايش يافته را ارائه مي‌دهد.

12/22/2022 12:00:00 AM

89622

1404/11/19