چكيده فارسي :
در اين كار پژوهشي فوتوابرخازن¬هاي¬ انعطاف¬پذير بر پايه نانوسيم¬هاي واناديم ساخته و رفتار فوتوالكتروشيميايي آن¬ها مورد مطالعه قرار گرفت. در كار اول، فوتوابرخازن انعطاف¬پذير با روشي ساده و كم هزينه بر پايه نانوذره¬هاي واناديم پنتااكسيد، نانوذره¬هاي سلنيوم و پلي پيرول تهيه شد. نانوسيم¬هاي واناديم پنتااكسيد و پلي پيرول بعد از سنتز با نانوذره¬هاي سلنيوم تركيب شده و در شرايط بهينه بر روي الكترود انعطاف¬پذير ITO رسوب گذاري شده و تشكيل فوتوالكترود انعطاف¬پذير ابرخازني Se-V2O5-PPy را دادند. به منظور بررسي رفتار الكتروشيميايي فوتوابرخازن انعطاف¬پذير از روش¬هاي الكتروشيميايي از جمله كرونوپتانسيومتري، ولتامتري چرخه¬اي و امپدانس الكتروشيميايي در سيستم سه الكترودي و دو الكترودي در حضور نور و تاريكي استفاده شد، بطوريكه در حالت سيستم سه الكترودي فوتوالكترود انعطاف¬پذير توانست ظرفيت 375 و 151 ميلي فاراد بر سانتي متر مربع را در حضور نور و تاريكي از خود نشان دهد. همچنين اين سيستم فوتوابرخازني توانست در حالت دوالكترودي بعد از 10000 چرخه شارژ و دشارژ در دماهاي 10-، 0 ، 25 و 40 درجه سانتي¬گراد بترتيب 91، 92، 88 و 85 درصد از ظرفيت اوليه خودش را حفظ كند كه نشان دهنده پايداري و دوام طولاني مدت اين سيستم¬ ابرخازني در محدوده دماهاي مختلف است. همچنين اين سيستم ابرخازني توانست 6 لامپ قرمز LED و 2 موتور فن را تحت حالت¬هاي خمشي مختلف روشن كند. در كار دوم، تاثير نانوذره¬هاي تلوريوم بر روي واناديم پنتااكسيد و پلي پيرول مورد بررسي قرار گرفت براي اين منظور ابتدا پوششي از واناديم پنتااكسيد و پلي¬پيرول بر روي سطح ITO رسوب گذاري شد و سپس نانوذره¬هاي تلوريوم به روش¬ الكتروشيميايي و فوتوالكتروشيميايي در زمان¬هاي مختلف بر روي الكترود حاصل آبكاري شد و سپس رفتار الكتروشيميايي آن¬ها در تاريكي و در حضور نور مورد مطالعه و بررسي قرار گرفت. نتايج الكتروشيميايي نشان دادند كه رفتار خازني فوتوالكترود انعطاف¬پذيري كه در آن تلوريوم به مدت 10 دقيقه به روش فوتوالكتروشيميايي آبكاري شده است نسبت به بقيه نمونه¬ها يك رفتار بهتري را از خود نشان مي¬دهد بطوريكه اين فوتوالكترود انعطاف¬پذير در سيستم سه الكترودي توانست ظرفيت 532 و 412 ميلي فاراد بر سانتي متر مربع را به ترتيب در حضور نور و تاريكي از خود نشان دهد. همچنين پايداري چرخه¬اي اين سيستم¬ فوتو ابرخازني در محدوده دماهاي مختلف از 10-، 0 ، 25 و 50 درجه سانتي¬گراد نيز مورد مطالعه قرار گرفت بطوريكه سيستم ابرخازني توانست بعد از 12000 چرخه كاري بترتيب 87، 89، 92 و 90 درصد از ظرفيت اوليه خودش را حفظ كند. همچنين كاربرد عملي اين فوتو ابرخازن نيز مورد مطالعه قرار گرفت بطوريكه توانست در شرايط خمشي 3 موتور فن و يك موتور كوادكوپتر و همچنين 15 لامپ قرمز LED كه بر روي كوله پشتي و پيراهن دوخته شده را روشن كند.
چكيده انگليسي :
In this works, flexible photosupercapacitors based on vanadium nanowires were fabricated and their photoelectrochemical behavior was studied. In the first work, flexible photosupercapacitor was prepared by a simple and low-cost method based on vanadium pentoxide, polypyrrole and selenium nanoparticles. Firstly, the vanadium nanowire and polypyrrole was synthesized, then these materials were mixed with selenium nanoparticles to form homogenuce composite, finally the homogenuce composite was deposite on the flexible ITO electrode under optimal conditions to form the flexible Se-V2O5-PPy photoelectrode. In order to investigate the electrochemical behavior of the flexible photosupercapacitor, electrochemical techniques such as chronopotentiometry, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy were used in the presence of the light and darkness. According to the chronopotentiometry result the areal capacitance of the photoelectrode was 151 mF/cm2 and 375 mF/cm2 in the dark and light irradiation, respectively. Also, the cyclic stability of flexible photosupercapacitor device was studied in the different range of temperatures of -10, 0, 25 and 40 °C, so that after 10000 cycles, the devices could maintain 85, 88, 92 and 91% of initial capacity. Also, this supercapacitor device was able to turn on 6 red LED lamps and 2 fan motors under different bending modes. In the second work, the effect of tellurium nanoparticles on vanadium pentoxide and polypyrrole was investigated. For this purpose, at the optimized condition, the layer of vanadium pentoxide and polypyrrole was deposited on the ITO surface, and then tellurium nanoparticles were deposited by electrochemical and photoelectrochemical methods at different times on the electrode. Finally, the electrochemical behavior of these electrode was studied in the dark and the presence of light. In the the three-electrode systems, the flexible photoelectrode Te@V2O5-PPy (10 min photoelectrochemical deposition) showed a better electrochemical behavior than that the other electrodes and showed the high capacity of 532 and 412 mF/cm2 in the presence of light and darkness. Also, these photosupercapacitor device could maintained 90, 92, 89 and 87% of its initial capacity after 12,000 charge and discharge cycles at temperatures of 50, 25, 0, and -10 °C respectively, which indicates the long-term stability and durability of this device at different temperatures. Also, for showing the practical application of the photosupercapacitor, they after photocharging could be turn on 3 fan motors and a drone motore and also, they wofen on the backpack and dress and finaly after the photo charged, could be turn on 15 red LED lamps at the bending conditions.
