تهيه، بهينه‌سازي و بررسي رفتار الكتروشيميائي الكترودهاي كامپوزيتي الياف كربن/پلي‌آنيلين جهت استفاده در ابرخازن‌هاي انعطاف‌پذير

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

خازن‌هاي الكتروشيميائي كه به عنوان ابرخازن‌ها نيز شناخته شده‌اند، يكي از سيستم‌هاي الكتروشيميائي هستند كه مي‌توانند انرژي را با توان پالسي، ذخيره و آزاد كنند. پارچه‌هاي الياف كربني، به عنوان بهترين حمايت كننده‌ها به عنوان مواد ابرخازني توسط فراهم كردن سطح ويژه بالا، رسانائي الكتريكي و انعطاف‌پذيري در مقايسه با محدوده وسيع زيرلايه‌هاي استفاده شده مثل فوم نيكل، نانوسيم‌هاي يك بعدي آهن و غيره شناخته شده‌اند. تا كنون، اكسيدهاي فلزي مختلف، كالكوژنيدها، فسفيدها، كاربيدهاي فلزي دو بعدي، نانولوله‌هاي كربني، گرافن و پليمرهاي رسانا به منظور ارتقاء فعاليت ذخيره بار پارچه الياف كربني با آن كامپوزيت شده‌اند. در پژوهش حاضر، توسط الياف كربن فعال سازي شده (ACFC) (كه به تنهائي مي‌تواند به عنوان ماده الكترود ابرخازن استفاده شود) و كامپوزيت پلي‌آنيلين داپ شده با سولفوريك اسيد (كه به عنوان شبه خازن عمل مي‌كند) و پوشيده بر الياف كربن فعال سازي شده (ACFC/PANI) الكترود جهت كاربرد در ابرخازن‌هاي انعطاف‌پذير پوشيدني ايجاد گرديد. در ابتدا جهت فراهم كردن سطح ويژه بالا و ارتقاء خواص خازني، الياف كربن از طريق روش الكتروشيميائي آندي (پتانسيواستاتيك) در محلول 1 مولار H2SO4 و در دماي محيط اكسيد شد. در ادامه، پلي‌آنيلين از يك حمام حاوي 2/0 مولار مونومر آنيلين و 1 مولار H2SO4 به عنوان ماده دوپانت توسط روش‌ الكتروشيميائي پتانسيواستاتيك آندي بر روي الياف كربن اكسيد شده از مرحله قبل، پوشش داده شد. به منظور اصلاح و بهبود خواص شبه خازني و پايداري چرخه اي الكترود PANI/ACFC، اثر عوامل مختلف پوشش دهي نظير پتانسيل و زمان در روش پتانسيواستاتيك بر مورفولوژي، ريزساختار و رفتار الكتروشيميائي الكترود PANI/ACFC مورد ارزيابي و مطالعه قرار گرفت. جهت بررسي‌هاي ريزساختاري و مورفولوژيكي از طيف‌سنجي انعكاس كلي تضعيف شده تبديل فوريه مادون قرمز (ATR-FTIR)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) استفاده شدند. ارزيابي‌هاي الكتروشيميائي با استفاده از آزمون‌هاي ولتامتري چرخه‌اي (CV)، طيف سنجي امپدانس الكتروشيميائي پتانسيل ثابت (EIS) در الكتروليت 1 مولار H2SO4 و در دماي محيط انجام شدند. فهميده شد كه الكترود توليد شده در پتانسيل 95/0 ولت در مدت زمان الكتروپليمريزاسيون 150 ثانيه، بيشترين مقدار ظرفيت خازني mF.cm-2 1475 در نرخ روبش mV.s-1 5 و بالاترين ميزان سرعت‌پذيري را نشان مي‌دهد. همچنين، اين الكترود پس از 500 چرخه شارژ-دشارژ در نرخ روبش mV.s-1 100 توانست به مقدار 48 درصد از ظرفيت خازني اوليه خود را حفظ كند.

232231

خوردگي و حفاظت مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان