عنوان

تهیه کامپوزیتهای پلیمرهای هادی با ترکیبات کربنی و بررسی خواص الکتروشیمیایی آنها به منظور کاربرد در باتریها و خازنها

شماره

‭۱۱۴۴۹پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

تهیه کامپوزیتهای پلیمرهای هادی با ترکیبات کربنی و بررسی خواص الکتروشیمیایی آنها به منظور کاربرد در باتریها و خازنها

نام نخستين پديدآور

/حامد قره خانی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: دانشکده شیمی

نام خاص و کميت اثر

‮‭۱۱۸‬ص‬

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

در رشته شیمی کاربردی

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۲/۰۶/۲۰‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

امروزه همراه با توسعه، گسترش و افزایش تقاضای ابزارهای الکترونیکی، ابزارهای ذخیره‌صکننده انرژی نظیر باتریهای مختلف و خازنها به توجه بسیار زیادی نیاز دارند .از بین منابع انرژی موجود، ابرخازنها بدلیل دانسیته انرژی بالا نسبت به خازنهای معمولی و نیز دانسیته توان بالا و طول عمر چرخه‌صای زیاد نسبت به باتریهای معمولی، توجه زیادی را به خود جلب نموده‌صاند .پلیمرهای هادی بدلیل هدایت بالا و فعالیت ردوکس سریع، مواد مناسبی جهت تهیه الکترودهای ابرخازنی می-باشند .مشکل عمده پلیمرهای هادی، تخریب سریع در نتیجه تورم و جمع شدگی می‌صباشد که به نوبه خود منجربه کاهش تعداد دفعات شارژ-دشارژ در الکترودهای ابرخازنی خواهد شد .یکی از راهکارهای موجود به منظور فائق آمدن بر این مشکل، قرار دادن پلیمرهای هادی بر روی مواد پایه کربنی می‌صباشد .همچنین پایه قرار دادن مواد کربنی، پایداری چرخه‌صای پایین پلیمرهای هادی را که از ترد بودن و ضعیف بودن استحکام مکانیکی آنها نشات می‌صگیرد، بهبود می‌صبخشد .پلیمرهای هادی می‌صتوانند بار الکتریکی را نه تنها در لایه دوگانه الکتریکی بلکه از طریق انتقال سریع بار القایی نیز ذخیره نمایند .از اینرو ظرفیت ویژه الکترودهای پلیمری هادی بیشتر از الکترودهایی بر پایه کربن خواهد بود، زیرا الکترودهای کربنی بیشتر قابلیت ذخیره بار را در لایه دوگانه الکتریکی دارا می‌صباشند .در پروژه حاضر، هدف تهیه الکترودهای کامپوزیتی مرکب از مواد کربنی و پلیمر هادی با دانسیته انرژی و ظرفیت ویژه بالا به همراه پایداری چرخه‌صای بیشتر به منظور استفاده در الکترودهای ابرخازنها می‌صباشد .همچنین بررسی نسبتهای وزنی مختلف از پلیمر هادی/ماده کربنی و تعیین نسبت وزنی بهینه به منظور دستیابی به خواص بهینه، از اهداف پروژه حاضر می‌صباشد .اندازه‌صگیریهای صورت گرفته به منظور تایید حصول بهبود در خواص الکتروشیمیایی ذکر شده برای نمونه‌صهای الکترودی شامل اندازه‌صگیری شارژ-دشارژ گالوانواستاتیکی، صاسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی ‮‭(EIS)‬ و صاندازه‌صگیری پایداری چرخه‌صای) از طریق ثبت نمودارهای ولتاموگرام در دفعات مختلف شارژ-دشارژ (می‌صباشند .در کار پژوهشی حاضر پلی‌صآنیلین بدلیل راحتی سنتز، خواص الکتریکی مناسب، ارزان بودن و پایداری بالای محیطی به عنوان پلیمر هادی انتخاب گردید .کربن فعال بدلیل دارا بودن ویژگیهایی نظیر، تخلخل و مساحت سطحی بالا، پایداری الکترودی مناسب و هدایت الکتریکی بسیار خوب به صورت پرکننده جهت اصلاح پایداری چرخه‌صای پلی آنیلین در کامپوزیت پلی آنیلین/کربن فعال به کار برده شد .کامپوزیتهای پلی آنیلین/کربن فعال با درصدهای وزنی مختلف از کربن فعال و به دو روش شیمیایی و الکتروشیمیایی تهیه شدند .آنالیزهای‮‭XRD‬ ،‮‭IR - FT‬و ‮‭SEM‬ به منظور تایید و بررسی ساختار و ریخت شناسی پلی-آنیلین و کامپوزیتهای سنتز شده صورت گرفت .آنالیزهای شارژ-دشارژ صورت گرفته بر روی نمونه-های الکترودی تهیه شده به روش شیمیایی حاکی از ظرفیت ویژه بیشتر الکترودهای کامپوزیتی نسبت به الکترود پلی-آنیلین خالص بود .در صورتی که در روش الکتروشیمیایی ظرفیت ویژه الکترود پلی‌صآنیلین خالص کمی بیشتر از الکترودهای کامپوزیتی می‌صباشد .همچنین در بین الکترودهای کامپوزیتی تهیه شده به دو روش مذکور برای هر کدام از روشها تنها در یک غلظت بهینه) درصد وزنی ‮‭۹/۰‬ از کربن فعال برای روش شیمیایی و غلظت وزنی ‮‭g/L ۰۴/۰‬ از کربن فعال برای روش الکتروشیمیایی(، کامپوزیت پلی-آنیلین/کربن فعال از بیشترین مقدار ظرفیت ویژه خازنی) ظرفیت ویژه ‮‭F/g ۱۵/۳۳۸‬در دانسیته جریان ‮‭A/g ۵‬برای نمونه کامپوزیتی در روش الکتروشیمیایی و ظرفیت ویژه ‮‭F/g ۶۶/۶۶‬در دانسیته جریان ‮‭A/g ۰۲/۰‬برای نمونه کامپوزیتی در روش شیمیایی (برخوردار بود .همچنین در درصدهای وزنی بهینه از کامپوزیتهای سنتز شده به دو روش شیمیایی و الکتروشیمیایی مقادیر دانسیته‌صهای انرژی به ترتیب برابر با ‮‭Wh/kg ۲۱/۲۹‬برای کامپوزیت سنتز شده به روش الکتروشیمیایی و مقدار ‮‭Wh/kg ۷۵/۵‬ برای کامپوزیت سنتز شده به روش شیمیایی بود .در ادامه به منظور بررسی و مقایسه پایداری چرخه‌صای الکترودهای کامپوزیتی بهینه از لحاظ ظرفیت ویژه با الکترودهای پلی‌صآنیلین خالص، از ولتامتری چرخه‌صای در دفعات مختلف شارژ-دشارژ بهره گرفته شد .میزان کاهش شدت جریان پیکهای ولتامتری چرخه‌صای بعد از دفعات مختلف شارژ-دشارژ برای الکترودهای پلی‌صآنیلینی خالص بیشتر از الکترودهای کامپوزیتی بوده و بنابراین بیانگر پایداری چرخه‌صای بالای الکترودهای کامپوزیتی در هر دو روش) روش شیمیایی و الکتروشیمیایی (نسبت به الکترودهای پلی-آنیلینی خالص می‌صباشد

متن يادداشت

discharge cycles was more pronounced for pure polyaniline electrodes than composite electrodes, indicating greater cyclic stability of composite electrodes than pure polyaniline electrodes in both preparation methods -discharge cycles. The amount of reduction in the voltammetric currents after various stages of charge-activated carbon composite electrode exhibited the highest specific capacitance (338.15 F/g in current density of 5 A/g and 66.66 F/g in current density of 0.02 A/g respectively for composites synthesized electrochemically and chemically). Also in the optimal weight percent, energy density for electrochemically and chemically synthesized composites was respectively 29.21 and 5.75 Wh/kg. Moreover, cyclic stability of the composite electrodes with optimal specific capacitance was compared with that of the pure polyaniline electrodes using the cyclic voltammetry in various stages of charge-discharge analyses on electrode samples from the chemical and electrochemical methods showed that composite electrodes have more specific capacitance than pure polyaniline electrodes. In addition, there existed only one optimal concentration in each method (activated carbon weight percent of 0.9 in chemically prepared composites and weight concentration of 0.04 g/L toward activated carbon in electrochemically prepared composites) in which polyaniline-IR and XRD analyses. Charge-activated carbon composites with various weight percents of activated carbon were prepared through both chemical and electrochemical methods. The structure and morphology of polyaniline and synthesized composites were assessed using SEM, FT-activated carbon composite. Polyaniline-discharge, electrochemical impedance spectroscopy and cyclic stability. In the present project, polyaniline was employed as conducting polymer due to its convenient synthesis, proper electrical properties, low cost, and high environmental stability. Since activated carbon possesses some favorable characteristics including high porosity and surface area, appropriate electrode stability and excellent electrical conductivity, it was used as filler to modify cyclic stability of polyaniline in the polyaniline-based material. Also pedestal carbon materials, improve low cycle stability of conducting polymers which stems from low mechanical strength and brittle features of them. Conducting polymers (CPs) can store charges not only in the electrical double layer (EDL) but also through the rapid faradic charge transfer (pseudo capacitance). As a result, the specific capacitance of CP electrodes is higher than that of EDL capacitors based on carbon electrodes. Because carbon electrodes can only storage charges in the electrical double layer. Up to now, transition metal oxides, conducting polymers and various carbon materials have been used as supercapacitor electrode materials. The aim of this project is the preparation of composite electrodes composed of carbon and conducting polymers with high energy density and also high specific capacity as well as high cycling stability of the electrodes for use in supercapacitors. Also investigation of different weight ratios of conducting polymer/carbon material to determine optimum weight ratio of components in order to achieve optimum properties is another goal of this project. Measurements were carried out in order to verify the improvement achieved in the electrochemical properties of the electrode for samples containing galvanostatic charge-discharge in composite electrodes. One way to overcome this drawback is to support the conducting polymer on a carbon-capacitor, in which electro active species can be reversibly oxidized or reduced at identified potentials. Conducting polymers (CPs) have been shown as promising electrode materials because of their high conductivity and fast redox activity. The major problem of conducting polymers is rapid degradation, resulting from swelling and shrinkage which in turn reduces the number of charge-layer capacitor (EDLC) in which energy storage is arises from the separation of charges at the interface between an electrode and an electrolyte solution. The latter is a redox pseudo-discharging. They have larger energy densities when compared to conventional capacitors, although, energy densities are lower than batteries and fuel cells. According to the mechanisms of energy storage, there are two kinds of supercapacitors. One is an electric double-discharge processes (within seconds), long cyclic life (usually greater than 100,000 cycles), require low maintenance, and exhibit low self-up systems, and hybrid cars. Supercapacitors have high power capabilities, fast charge propagation and charge-Supercapacitors have attracted much attention in recent decades due to combination of high power density in the conventional capacitors together with the high energy density capability in the rechargeable batteries. Electrochemical supercapacitors are static electrical energy storage devices, utilized in applications such as portable electronics (mobile phones), memory back

مستند نام اشخاص تاييد نشده

قره خانی، حامد

مستند نام اشخاص تاييد نشده

اولاد قره گوز، علی، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

اشعثی، حبیب، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی