طراحی و ساخت یک سوپر خازن حالت جامد با استفاده از ژل الکترولیت پلیمری - PVA - KOH KNO3 و الکترودهای نانوکامپوزیتی کربن سرامیکی

سوپر خازنها، سیستم های خازنی الکتروشیمیایی هستند که متشکل از دو الکترود فلزی (صفحات موازی) روبروی هم در یک ژل یا مایع الکترولیت که دارای یونهای مثبت و منفی می باشند. در صورت اعمال ولتاژ به دو الکترود خازن این یون ها از هم جدا میشوند. مواد مختلفی مانند کربن، اکسیدهای فلزی و پلیمرهای رسانا برای ساخت سوپر خازنها استفاده می شوند. در این مقاله شیوه مونتاژ یک سوپر خازن متشکل از ژل الکترولیت حاوی پلی وینیل الکل / پتاسیم هیدروکسید ( PVA - KOH ) در حضور و غیاب پتاسیم نیترات که در میان دو الکترود کربن سرامیکی اصلاح شده با نانولوله های کربنی چند دیواره قرار گرفته است، شرح داده شده است. خصوصیات الکتروشیمیایی این سوپر خازن به کمک شیوه های ولتامتری چرخهای (CV)، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)، و شارژ - دشارژ (GCD) تشریح شده است. نمکهای مختلفی در سیستم PVA - KOH مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج آزمون GCD نشان داد که پتاسیم نیترات با غلظت بهینه M 0٫01 عملکرد شارژ - دشارژ بهتری را داشته است. نتایج آزمون EIS حاکی از آن است که سوپر خازن مونتاژ شده نه تنها دارای کمترین مقاومت داخلی است، بلکه دارای کمترین مقاومت انتقال بار نیز می باشد. آزمون شارژ - دشارژ در جریان ثابت MA 1 نشان دهنده یک شکل مثلثی منحنی های شارژ - دشارژ می باشد، به این معنی که حضور نمک پتاسیم نیترات در الکترولیت PVAKOHمنجر به افزایش ظرفیت ویژه سوپر خازن شده است. نتایج حاصل شده نشان داد که در اثر افزودن نمکهای پتاسیم نیترات و پتاسیم یدید، قابلیت هدایت یونی افزایش پیدا نمود. لازم به ذکر است که قابلیت هدایت یونی پتاسیم نیترات درون الکترولیت ژل پلیمری PVA - KOH کمی بیشتر از پتاسیم یدید است. بنابراین سوپر خازن نانو کامپوزیت کربن سرامیکی حاوی الکترولیت ژل پلیمری PVA - KOH - KNO3 میتواند به عنوان گزینهی مناسبی برای سیستم های ذخیره ی انرژی، مورد استفاده قرار گیرد

کلیدواژه ها:

سوپر خازن الکترولیت ژل پلیمری ، شارژ - دشارژ ، ظرفیت