7888

مروري بر مطالعه ظرفيت و شبه ظرفيت در ابرخاز ن‌ها به روش DFT

1399

دكتر سيد مرتضي موسوي خوشدل

ابرخازن¬ها باتوجه به چگالي توان بالا، چرخه عمر طولاني و دوستدار محيط زيست بودن، يكي از اميداوركننده¬ترين وسايل ذخيره كننده انرژي هستند. عملكرد ابرخازن¬ها ارتباط مستقيمي با خواص الكتروليت¬ها و الكترود¬هاي متخلخل دارد. حامل¬هاي بار رايج شامل محلول¬هاي الكتروليت آبي و آلي و مايعات يوني در دماي اتاق هستند. مواد الكترودي به طور كلي از اشكال مختلف كربن متخلخل، مانند كربن فعال، نانولوله¬هاي كربني، آيروژل¬هاي كربني ،كربن مشتق شده از كاربيد و فيبر كربن ساخته شده-اند. مواد الكترود ايده¬آل بايد مساحت سطح ويژه بالا ، قدرت مكانيكي عالي، تحرك بار بالا و پايداري شيميايي بالا داشته باشند. ظرفيت الكتريكي براي ذخيره انرژي ارتباط نزديكي با سازگاري بين خصوصيات فيزيكوشيميايي الكترود¬ها و الكتروليت¬ها دارد. شبه¬خازن¬ها انرژي الكتريكي را توسط واكنش ردوكس سطحي برگشت¬پذير، علاوه بر تجمع گونه¬هاي يوني در سطح الكترود ذخيره مي¬كنند. بسياري از گروه¬هاي عاملي بر روي سطح مواد كربني، ظرفيت و قابليت ذخيره انرژي الكتروشيميايي را بهبود مي¬دهند. به طور ويژه مواد كربني كه با گروه عاملي اكسيژن¬دار اصلاح شده¬اند، عملكردشان را بهبود مي¬دهند. ظرفيت الكتروشيميايي واكنش¬هاي فارادي را مي¬توان بر پايه تئوري كلاسيك CDFT توصيف كرد. مدل¬هاي مشابه قبلا براي بررسي خواص ترمو¬فيزيكي ابرخازن-هاي حاوي مايعات يوني در دماي اتاق و ساختار و رفتار فاز سيستم¬هاي پيچيده مولكولي، استفاده شده است. در ابرخازن با واكنش ردوكس سطحي در غياب واكنش فاراده، انرژي توسط جذب فيزيكي ذخيره مي¬شود و گونه¬هاي باردار در سطح الكترود بدون انتقال بار بين الكترود و محلول قرار دارند. ظرفيت لايه دوگانه و فاراده¬اي به طور موازي با هم تركيب مي¬شوند و ظرفيت كل CT به¬دست مي¬آيد. لازم به ذكر است كه واكنش فاراداي متفاوت از ظرفيت EDL، چگالي بار سطح را تغيير نمي¬دهد.

12/9/2020 12:00:00 AM

69691

1399/09/22

A review of the study of the capacitance and pseudo-capacitance in supercapacitors by DFT method