Electrochemical fabrication of nanocomposites towards sustainable energy applications

Kuvaan voi liittyä käytön rajoituksia.

QR-koodi

Electrochemical fabrication of nanocomposites towards sustainable energy applications

Taistelussa ilmastonmuutosta vastaan tarvitaan tehokkaita energianvarastointisovelluksia, joilla voidaan tehokkaasti varastoida uusiutuvista energian lähteistä tuotettu energia. Superkondensaattorit ovat yksi energianvarastointisovelluksista, joita tutkitaan ja kehitetään tarmokkaasti. Niiden kyky vapauttaa suhteellisen suuri määrä energiaa nopeasti ja useiden miljoonien syklien ajan on ominaisuus, josta esimerkiksi sähköautot voivat hyötyä. Mutta kaupalliset sovellukset eivät pysty varastoimaan tarpeeksi energiaa minkä vuoksi on alettu kehittää hybridikondensaattoreita. Hybridikondensaattori voi koostua paristotyyppisestä elektrodista ja kondensaattorityyppisestä elektrodista tai molemmat elektrodit voivat koostua komposiittimateriaalista, jossa kaksi tai useampia materiaaleja on yhdistetty uudeksi materiaaliksi. Kun näitä materiaaleja yhdistetään oikeassa suhteessa toisiinsa, uuden komposiittimateriaalin ominaisuudet ovat huomattavasti erilaiset kuin yksittäisten komponenttien ominaisuudet. Monenlaisten komposiittien ominaisuuksia superkondensaattoreissa on tutkittu ja yksi paljon huomiota saanut komposiittityyppi ovat grafeenin ja johdepolymeerien muodostamat materiaalit. Yleisesti ottaen mekaanisesti kestävä ja hyvin johtava grafeeni takaa pitkän eliniän ja nopean energian varastoinnin ja vapautuksen kun taas johdepolymeerin tehtävänä on varastoida suuri määrä energiaa. Näitä komposiitteja voidaan valmistaa useilla eri menetelmillä kuten kemiallisella polymerisaatiolla ja sähkökemiallisilla menetelmillä, joita käydään läpi tämän työn kirjallisuusosiossa. Kaikkien valmistusmenetelmien reunaehto kuitenkin on, että molempien materiaalien tulee muodostaa pysyviä seoksia useissa liuottimissa. Pysyvien grafeeniseosten aikaansaaminen on kuitenkin hankalaa ja mahdollisia keinoja pysyvien grafeeniseosten valmistamiseen käydään läpi työn kirjallisuusosiossa. Työn kokeellisessa osiossa esitellään yksinkertainen sähkökemiallinen menetelmä, jossa valmistetaan komposiitteja pelkistetystä grafeenioksidista ja johdepolymeereista (poly(3,4-etyleenidioksitiofeeni) ja polyatsuleeni) ionisissa nesteissä. Tässä työssä käytetty menetelmä hyödyntää ionisten nesteiden kykyä liuottaa sekä johdepolymeerien monomeerejä että grafeenioksidia sekä niiden kykyä muodostaa sähkökemiallisesti aktiivisempia ja pysyvämpiä johdepolymeerikalvoja. Valmistetut komposiittimateriaalit on huolellisesti karakterisoitu sähkökemiallisin, spektroskooppisin, mikroskooppisin ja spektrosähkökemiallisin menetelmin.

Tallennettuna:
Kieli
englanti
ISSN
2343-3175