قاسمی‌میر با مدرک دکتری تخصصی شیمی، گرایش شیمی تجزیه از دانشگاه تربیت مدرس درباره این طرح توضیح داد: افزایش تقاضای انرژی به‌دلیل رشد سریع جمعیت، افزایش استاندارد‌های زندگی، محدود بودن منابع سوخت‌های فسیلی و آلودگی شدید محیط‌زیست، دانشمندان را بیش‌ از‌ پیش به سمت طراحی و ساخت سیستم‌های تبدیل و ذخیره انرژی‌های تجدیدپذیر سوق داده است.

وی در ادامه بیان کرد: از‌ آن‌ جایی‌ که سیستم‌های تبدیل انرژی عملکردی آنی دارند، وجود یک سیستم ذخیره‌کننده در کنار آن‌ها حائز اهمیت است. در میان سیستم‌های ذخیره انرژی الکتریکی، ابرخازن‌ها محدوده وسیعی از چگالی توان و انرژی را شامل می‌شوند که کامل‌کننده‌ خواص باتری‌ها و خازن‌های مرسوم است.

این محقق و پژوهشگر گفت: ازجمله مزایای ابرخازن‌ها می‌توان به ظرفیت ذخیره انرژی الکتریکی بالا، چگالی انرژی و توان بالا، پر و تخلیه شدن سریع و پایداری چرخه‌ای طولانی آن‌ها اشاره کرد. الکترود‌ها نقش بسیار مهمی در عملکرد ابرخازنی دارند. از این‌ رو در این طرح، با بهره‌گیری از بستر مقرون‌ به‌ صرفه فوم نیکل و اصلاح آن با نانو چندسازه‌ای از نانو ساختار کربنی و چارچوب فلز-آلی، ابرخازنی با کارایی بالا ساخته شد.

وی تصریح کرد: بدین منظور، پس از طراحی ساختار‌ها، ویژگی‌های آن‌ها توسط مدل‌سازی‌های رایانه‌ای ارزیابی شد. در ادامه، این ترکیبات در آزمایشگاه تهیه شده و به عنوان ماده‌ الکترود ابرخازن تحت بررسی‌های ساختاری و الکتروشیمیایی قرار گرفت. در نهایت، پس از بهینه‌سازی مؤلفه‌های مختلف، نمونه ابرخازن آزمایشگاهی ساخته شد.

این محقق و پژوهشگر ادامه داد: مطالعات نظری رایانه‌ای و پژوهش‌های عملی آزمایشگاهی انجام شده در طی اجرای این طرح نشان داد که نانومواد کربنی به‌دلیل مساحت سطح بالا، هدایت الکتریکی قابل توجه و پایداری فیزیکی و شیمیایی بسیار زیاد، ازجمله گزینه های‌ایده‌آل در طراحی الکترود‌های سیستم‌های ابرخازنی محسوب می‌شوند.

قاسمی‌میر افزود: چارچوب‌های فلز-آلی نیز به‌دلیل خواص منحصر به فرد خود نظیر تخلخل بالا، انعطاف‌پذیری ساختاری، مساحت سطح بالا و حفرات با عامل‌های قابل تغییر، پتانسیل بسیار بالایی برای استفاده به‌عنوان مواد الکترودی در ذخیره انرژی الکتریکی دارند. بر این اساس، نانوچندسازه‌ای از نانومواد کربنی و چارچوب‌های فلز-آلی می‌تواند با تجمیع مشخصه‌های ذکر شده، کارایی بالایی در ذخیره بار در ابرخازن‌ها داشته باشد.

وی ادامه داد: نمونه ابرخازن تهیه شده در این پژوهش ظرفیت ویژه بسیار بالا، مقاومت الکتریکی بسیار اندک، چگالی انرژی و چگالی توان مناسب را در کنار پایداری چرخه‌ای خوب ارائه داد. همچنین، در این مسیر، هزینه ساخت پایین، روش ساخت آسان و استفاده از مواد اولیه در دسترس و ترجیحاً دوست‌دار محیط‌زیست نیز در دستور کار قرار داشت.

پایان پیام/

#24