کاربرد غشای بر پایه پلی (وینیل کلرید) به عنوان جداکننده در ابرخازن ها: سنتز و بررسی کارایی

فرضیه: غشاهای بر پایه پلی (وینیل کلرید) (PVC) آب دوستی محدودی دارند و تاکنون به عنوان جداکننده در ابرخازن ها  استفاده نشده اند. با وجود پایداری شیمیایی مطلوب و قیمت کم، محدودیت های ذاتی این غشاها (از جمله آب گریزی) می تواند کاربرد آن را در سامانه های ذخیره سازی انرژی بر پایه ابرخازن محدود کند. این مطالعه به بررسی استفاده از غشا PVC خالص در این کاربرد و تحلیل کارایی آن می پردازد.روش ها: در این مطالعه، غشای PVC خالص ۱۱ درصد وزنی با روش وارونگی فاز ساخته و آزمون های مختلفی از جمله اندازه گیری زاویه تماس، اندازه متوسط حفره، تخلخل و شار آب برای تعیین ویژگی های آن انجام شد. سپس آزمون های الکتروشیمیایی EIS ،CV و GCD برای تعیین مقاومت انتقال یون غشا و پایداری عملکرد آن به عنوان جداکننده در یک ابرخازن انجام شد.یافته ها: زاویه تماس ۸۶.۱۷ درجه، آب گریزی متوسط غشا را نشان داد در حالی که اندازه متوسط حفره ها (۵.۷ نانومتر) و تخلخل بالا (۹۱.۸ درصد) باعث تسهیل انتقال یون در ساختار غشا می شود. همچنین شار عبور آب خالص مطلوب (۸۷.۵ لیتر بر مترمربع بر ساعت) نفوذپذیری مناسب غشا را تایید کرد. تصاویر SEM از سطح مقطع غشا، تخلخل با حفرات انگشتی شکل را نشان داد که تاییدکننده نفوذپذیری مناسب غشاست. آزمون امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مقاومت رسانایی یونی کم غشا را نشان داد (۰.۱۷ اهم) که موید مناسب بودن غشا برای کاربرد در ابرخازن هاست. همچنین، غشا در یک ابرخازن شامل دو صفحه مسی پوشش یافته با کربن فعال مونتاژ شده و کارایی آن با استفاده از آزمون های ولت سنجی چرخه ای (CV) و شارژ–تخلیه گالوانواستاتیکی (GCD) بررسی شد که نتایج حاکی از برگشت پذیری و پایداری در شارژ و تخلیه ابرخازن بود. این نتایج، پتانسیل زیاد غشای PVC خالص را به عنوان جداکننده ای موثر و مقرون به صرفه در ابرخازن ها نشان می دهد.

Keywords:

ابرخازن , پلی وینیل کلراید , رسانایی یونی , آب دوستی , جداکننده غشایی