نانولوله‌های کربنی عملکرد الکترود‌ها را بهبود می‌دهند

محققان دانشگاه توهوکو و دانشگاه سینگو‌ها الکترود غشایی مدل نسل بعدی را معرفی کردند که نوید انقلابی در تحقیقات اساسی الکتروشیمیایی می‌دهد.

کد خبر: ۱۰۸۰۰۵۶

يکشنبه - ۲۱ خرداد ۱۴۰۲ / June 11, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه توهوکو و دانشگاه سینگو‌ها الکترود غشایی مدل نسل بعدی را معرفی کردند که نوید انقلابی در تحقیقات اساسی الکتروشیمیایی می‌دهد. این الکترود نوآورانه، که از طریق فرآیند دقیقی ساخته شده است، مجموعه‌ای از نانولوله‌های کربنی غول پیکر توخالی (gCNTS) را در یک غشای نانوذرات به نمایش می‌گذارد و مسیر‌ها و امکانات جدیدی برای ذخیره انرژی و مطالعات الکتروشیمیایی باز می‌کند.

پیشرفت اصلی در فرآیند ساخت این الکترود نهفته است. محققان روش پوشش‌دهی کربن یکنواخت را توسعه دادند که می‌تواند لایه‌ای بر روی اکسید آلومینیوم آندی (AAO) که بر روی یک بستر آلومینیومی تشکیل شده است، ایجاد کند با این کار لایه سد از بین می‌رود. لایه‌ای که به وجود می‌آید دارای نانوحفره‌ای است که از نانولوله‌های کربنی تراز شده تشکیل شده و قطر حفره‌های آن ۱۰ تا ۲۰۰ نانومتر و طول آن نیز بین ۲ میکرومتر تا ۹۰ میکرومتر است.

بر خلاف الکترود‌های کامپوزیت رایج، این الکترود تماس بین ذرات را از بین می‌برد و مقاومت تماسی آن را به حداقل مقدار ممکن می‌رساند.

دکتر ژنگ‌زنپن از محققان این پروژه می‌گوید: «پتانسیل این الکترود مدل بسیار بالا است. با استفاده از الکترود غشایی مدل با طیف گسترده‌ای از ابعاد نانوحفره، می‌توانیم بینش‌های عمیقی از فرآیند‌های پیچیده الکتروشیمیایی در الکترود‌های کربن متخلخل به دست آوریم.»

علاوه بر این نانولوله‌های کربنی که از لایه‌های مختلف گرافنی تشکیل شده‌اند، دسترسی بی‌نظیری به هدایت الکتریکی فراهم می‌کنند. محققان از طریق اندازه‌گیری‌های تجربی و بهره‌مندی از یک سامانه قابل برنامه‌ریزی، شبیه‌سازی‌هایی را در این باره انجام دادند.

دکتر الکس عزیز، که بخش شبیه‌سازی این تحقیق را انجام داده است، خاطرنشان می‌کند: «شبیه سازی‌های پیشرفته ما دیدگاه‌های تازه و منحصر به فردی برای تخمین انتقال الکترونی در کربن‌های آمورف ارائه می‌دهد.»