شماره مدرك :
20308
شماره راهنما :
17496
پديد آورنده :
احدي، مرضيه
عنوان :

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

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شيمي فيزيك
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1403
صفحه شمار :
دوازده،74ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
نظريه‌‌ي تابعي چگالي كلاسيكي‌‌، , مخلوط مايعات يوني، , پنجره پتانسيل عملياتي , پتانسيل بار صفر , ابر‌‌خازن لايه‌‌ي دوگانه الكتريكي , ظرفيت ويژه انتگرالي
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/03/19
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
شيمي
دانشكده :
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/03/20
كد ايرانداك :
23130142
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
Abstract This thesis studies the effect of the molar fraction of mixture of ionic liquids on the capacitance of an electric double super capacitor using classical density functional theory. We have modeled a super capacitor with porous electrodes containing spherical pores where its electrolyte consisting of a mixture of two ionic liquids with a common cation in a form of a dimer and monomeric anions of different sizes. The effect of various factors such as molar fraction, dielectric constant, ion size and pore size of the porous electrodes on ion adsorption and capacitance of electric double layer super capacitors have been studied. Also, the effect of the mentioned factors on the supercapacitor operating potential window and potential of zero charge (PZC) have been studied. Although pure ionic liquids with small ions in our study had wider theoretical potential window than ionic liquids mixture but the mixtures recommended for increasing the capacitance of the supercapacitors. In fact, at specific mole fraction of the mixture of ionic liquids, for which PZC is close to zero, we have a wider operating potential window with respect to pure one which causes a maximum capacitance. our results for nanopores with a reduced radius of 5.83 and a relative dielectric constant of 5 showed maximum capacitance for a mixture with molar fraction of 0.22 of an ionic liquid with a smaller anion. In this mole fraction, the amount of capacitance showed an increase of 35% compared to pure ionic liquid with larger ions and an increase of 5% compared to pure ionic liquid with smaller ions. In order to investigate the effect of dielectric constant, the capacitance of super capacitors in two different values of the dielectric constant was eva‎luated. The results show that increase in dielectric constant, causes to more capacitance. Also, we observed that at sufficiently large radii of pores the capacitance value would not be affected by the PZC value and the selectivity of the ions by nanopores plays an important role. Keywords: Classical density functional theory, Ionic liquid mixture, Operating potential window, potential of zero charge, Electrical double layer supercapacitors, Integral specific capacitance.
استاد راهنما :
عزت كشاورزي
استاد مشاور :
صديقه ربيعي جيلداني
استاد داور :
حسين فرخ پور , كيومرث اسكندري
لينک به اين مدرک :

بازگشت