تاثير كسرمولي مخلوط مايعات يوني بر پنجره پتانسيل عملياتي، پتانسيل بار صفر و ظرفيت لايه دوگانه الكتريكي ابرخازن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

در اين پايان‌نامه تاثير كسرمولي مخلوط مايعات يوني بر ظرفيت ابر خازن لايه دوگانه الكتريكي با توجه به تغيير پنجره پتانسيل با استفاده ازنظريه تابعي چگالي كلاسيكي مطالعه شده است. در اين راستا ابرخازن با الكترود متخلخل داراي حفرات كروي و الكتروليت شامل مخلوط دو مايع يوني با كاتيون مشترك به صورت دايمر و آنيون‌هاي مونومري با اندازه‌هاي متفاوت مدل¬سازي شده است. در اين تحقيق تاثير عوامل مختلف مانند كسرمولي، ثابت دي الكتريك، اندازه يون و شعاع نانو حفره بر ميزان جذب و واجذب يون¬ها،پتانسيل بار صفر،پنجره پتانسيل عملياتي و ظرفيت ابر خازن لايه¬ي دوگانه الكتريكي مطالعه شده است. مي¬دانيم كه مايعات يوني خالص، مي¬توانند پنجره پتانسيل نظري گسترده¬تري نسبت به مخلوط مايعات يوني داشته باشند و هم¬چنين در صورتي¬كه داراي يون¬هاي كوچك¬تري باشند جذب بهتر در نانو حفرات را نشان مي¬دهند كه منجر به افزايش بار سطحي در سطح الكترود مي¬شوند. اما به اين معني نيست كه آن¬ها گزينه بهتري براي افزايش چگالي انرژي ابرخازن¬ها هستند. در واقع در شرايطي كه پنجره پتانسيل عملياتي مخلوط مايعات يوني گسترده¬تر باشد، مخلوط¬ها گزينه بهتري براي افزايش ظرفيت ابرخازن¬ها هستند. در واقع كسر مولي خاصي از مخلوط مايعات يوني با PZC نزديك به صفر، پنجره پتانسيل عملياتي گسترده¬تري نسبت به ساير كسر مولي¬ها داشته و بيشينه ظرفيت نسبت به مايعات يوني خالص خواهد داشت. نتايج بررسي¬ها در اين پايان¬نامه براي نانوحفره با شعاع كاهش يافته برابر با 83/5 و ثابت دي الكتريك نسبي 5 نشان داد كه مخلوط با كسر مولي برابر با 22/0 از مايع يوني با آنيون كوچك¬تر، بيشينه ظرفيت را خواهد داشت. در اين كسر مولي مقدار ظرفيت نسبت به كسر مولي صفر افزايش 35 درصدي و نسبت به كسر مولي يك افزايش 5 درصدي را نشان داد. به‌منظور بررسي تاثير مقدار ثابت دي الكتريك، ظرفيت ابرخازن در دو مقدار متفاوت ثابت دي الكتريك مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان مي¬دهد كه هرچه ثابت دي الكتريك بيشتر باشد ظرفيت نيز بيشتر است. همچنين در بررسي تاثير شعاع نانوحفره مشخص شد كه با افزايش شعاع نانوحفره مقدار ظرفيت افزايش مي¬يابد. همچنين بررسي‌ها در شعاع¬هاي به اندازه كافي بزرگ¬تر نشان داد كه مقدار ظرفيت تحت تاثير مقدار PZC نخواهد بود و مايع يوني خالص با آنيون¬هاي كوچك¬تر بيشينه ظرفيت را نشان مي¬دهد.

233380

شيمي فيزيك

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان