ساخت تجهيزات قابل حمل در حوزه‌هاي مختلفي
از جمله الکترونيک، رايانه و پزشکي، دانشمندان را به سمت ساخت وسايلي با
توانايي ذخيره‌سازي مقادير بالايي از انرژي الکتريکي سوق داده است که اين
وسايل به ابرخازن‌ها معروف هستند.
ابرخازن‌ها مانند خازن‌ها وسيله‌اي براي ذخيره‌سازي انرژي
الکتريکي هستند، با اين تفاوت که ظرفيت ذخيره‌سازي آنها نسبت به خازن‌هاي
معمولي بسيار بالاتر است. با اين وجود تحقيقات کماکان بر روي افزايش
کارايي آنها ادامه دارد.
با ورود فناوري نانو به اين عرصه اميدها براي دستيابي به
ابرخازن‌هايي با ظرفيت بسيار بالاتر از ظرفيت کنوني بيشتر و بيشتر شده است،
به گونه‌اي که محققان پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌اي به نتايج قابل قبولي
در زمينه کاربرد نانو ذرات کربني ابرخازن‌ها به دست آوردند.
سرزمين ايرانيان- دکتر مجتبي باقرزاده، عضو هيأت علمي پژوهشگاه علوم و فنون
هسته‌اي و از محققان طرح در اين باره گفت: در اين طرح سعي شد با اضافه کردن
نانوذرات کربني از جمله نانولوله‌هاي کربني و نانو صفحات گرافن و همچنين
نانوذرات پلاتين به ساختار پليمري الکترود ابرخازن، ظرفيت ذخيره سازي
انرژي آن را بهبود دهيم.
وي با بيان اينکه بر اين اساس در اين پروژه از تلفيق خواص
منحصر به فرد سه نوع نانوذره استفاده شد، خاطر نشان کرد: حضور
نانولوله‌هاي کربني و نانوصفحات گرافن در بافت پلي آنيلين موجب مي‌شود تا
هدايت الکتريکي نانوکامپوزيت حاصل افزايش چشمگيري داشته باشد. از سوي ديگر
وجود نانوذرات پلاتين موجب افزايش قابل‌ملاحظه مساحت سطح و افزايش سرعت
واکنش اکسيداسيون و احيا شده است.
به گفته وي، استفاده از اين مواد موجب شده است تا ظرفيت ذخيره‌سازي انرژي ابرخازن و عمر آن افزايش يابد.
باقرزاده به بيان نحوه اجراي اين طرح پرداخت و يادآور شد:
براي اين منظور ابتدا نانوکامپوزيت‌هاي سه جزئي و چهار جزئي متشکل از
نانولوله‌هاي کربني، نانوصفحات گرافن، نانو ذرات پلاتين و پلي آنيلين تهيه و
پس از آن با استفاده از روش‌هاي فيزيکي و شيميايي نظير پراش اشعه ايکس،
ميکروسکوپ الکتروني و FT-IR مشخصه‌يابي شدند.
اين محقق اضافه کرد: در ادامه براي ارزيابي خواص ذخيره‌سازي
انرژي از روش‌هاي الکتروشيميايي از جمله ولتامتري چرخه‌اي، شارژ- دشارژ
گالوانواستاتيک و طيف‌سنجي امپدانس الکتروشيميايي استفاده شد.
به گفته وي نتايج به دست آمده نشان داد که ميانگين ظرفيت ويژه الکترود نانوکامپوزيتي چهار جزئي PANI/GNS/CNT/Pt 3450 کولن بر گرم بوده است. اين در حالي است که ميانگين ظرفيت ويژه براي الکترودهاي سه جزئي PANI/GNS/Pt، PANI/GNS/CNT، PANI/CNT/Pt به ترتيب 1123، 952 و 366 کولن بر گرم و براي الکترود تک جزئي PANI فقط 284 کولن بر گرم بوده است.
اين تحقيقات از سوي دکتر مجتبي باقرزاده و دکتر احمد نوزاد از
اعضاي هيأت علمي پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌اي و زينب شيرازي دانشجوي مقطع
دکتراي دانشگاه مالک اشتر اجرايي و نتايج آن در مجله Electrochimica Acta با ضريب تأثير 4.798 منتشر شده است