کاربرد نانوساختارهای پلی آنیلین در ابزار تولید و ذخیره انرژی
محورهای موضوعی :
لیلا ناجی
1
(امیرکبیر)
کلید واژه: پلی آنیلین سلول خورشیدی پلیمری ابرخازن نانو ساختار,
چکیده مقاله :
پلی آنیلین یکی از مه مترین پلیمرهای رسانا به شمار می رود که با داشتن خواص مطلوبی از جمله سنتز آسان، تبدیل از اشکال نارسانا به رسانا توسط واکنش های اسید-باز، پایداری در محیط و تبدیل به اشکال اکسایشی مختلف در چند دهه ی اخیر کاربرد بسیاری در حسگرها، باتری ها، سلول های خورشیدی و ابرخاز نها داشته است و اخیراً به دلیل افزایش تقاضا در استفاده از منابع تجدید پذیر، اهمیت زیادی پیدا کرده است. امروزه ساخت و توسعه ی سلول های خورشیدی کم هزینه بر پایه مواد پلیمری ارزان قیمت، سبک، منعطف و با قابلیت جذب بالای نور خورشید مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. با توجه به نوسان توان تولید در سلول های خورشیدی، استفاده از ابزار ذخیره انرژی به منظور استفاده بهینه از منابع تجدید پذیر در لوازم الکترونیکی قابل حمل، وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره سازی در مقیاس شبکه از اهمیت بالایی برخوردار است. ابرخازن ها به عنوان ابزار ذخیره انرژی دارای چگالی توان بالا و چرخه ی عمر طولانی هستند. در این مقاله مروری پس از معرفی مختصر پلی آنیلین به کاربرد نانوساختارها و نانوکامپوزی تهای مختلف آن در سلول های خورشیدی پلیمری به عنوان لایه انتقال دهنده حفره و در ابرخازنها به عنوان الکترود اشاره شده است.
-
1. Unsworth J., Lunn B. A., Innis P. C., Jin Z., Kaynak A., and Booth N. G., Conducting Polymer Electronics, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 3, 380-395, 1992.
2. Hobaica S. C., Stability of Polyaniline in Air and Acidic Water, Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, 41, 807–822, 2003.
3. Bogdanović U., Vodnik V. V., Ahrenkiel S. P., Stoiljković M., Ćirić-Marjanović G., and Nedeljković J. M., Interfacial Synthesis and Characterization of Gold/Polyaniline Nanocomposites, Synthetic Metals, 195, 122–131, 2014.
4. Huang J. and Kaner R. B., The Intrinsic Nanofibrillar Morphology of Polyaniline, Chemical Communications, 4, 367–376, 2006.
5. Li G., Zhu R., and Yang Y., Polymer Solar Cells, Nature photonics, 6, 153–161, 2012.
6. Chen S. M., Ramachandran R., Mani V., and Saraswathi R., Recent Advancements in Electrode Materials for the High Performance Electrochemical Supercapacitors: A Review, International Journal of Electrochemical Science, 9, 4072-4085, 2014.
7. Cai W., Gong X., and Cao Y., Polymer Solar Cells: Recent Development and Possible Routes for Improvement in the Performance, Solar Energy Materials and Solar Cells, 94, 114–127, 2010.
8. Adebanjo O., Vaagensmith B., and Qiao Q., Double Junction Polymer Solar Cells, Journal of Materials Chemistry A, 2, 10331-10349, 2014.
9. Sai-Anand G., Gopalan A. I., Lee K. P., Venkatesan S., Kang B. H., Lee S. W., and Kang S. W., A Futuristic Strategy to Influence the Solar Cell Performance Using Fixed and Mobile Dopants Incorporated Sulfonated Polyaniline Based Buffer Layer, Solar Energy Materials and Solar Cells, 141, 275-290, 2015.
10. Tan Z. A., Li L., Wang F., Xu Q., Li S., Sun G., and Li Y., Solution‐Processed Rhenium Oxide: A Versatile Anode Buffer Layer for High Performance Polymer Solar Cells with Enhanced Light Harvest, Advanced Energy Materials, 4, 2014.
11. Valaski R., Muchenski F., Mello R. M., Micaroni L., Roman L. S., and Hümmelgen I. A., Sulfonated Polyaniline/Poly (3-Methylthiophene)-Based Photovoltaic Devices, Journal of Solid State Electrochemistry, 10, 24-27, 2006.
12. Han Y. K., Chang M. Y., Ho K. S., Hsieh T. H., Tsai J. L., and Huang, P. C., Electrochemically Deposited Nano Polyaniline Films as Hole Transporting Layers in Organic Solar Cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, 128, 198-203, 2014.
13. Chang M. Y., Wu C. S., Chen Y. F., Hsieh B. Z., Huang W. Y., Ho K. S., and Han Y. K., Polymer Solar Cells Incorporating One-Dimensional Polyaniline Nanotubes, Organic Electronics, 9, 1136-1139, 2008.
14. Fan W., Zhang C., Tjiu W. W., Pramoda K. P., He C., and Liu T., Graphene-Wrapped Polyaniline Hollow Spheres as Novel Hybrid Electrode Materials for Supercapacitor Applications, ACS Applied Materials & Interfaces, 5, 3382-3391, 2013.
15. Yoon Y., Lee K., and Lee H., Low-Dimensional Carbon and MXene-Based Electrochemical Capacitor Electrodes, Nanotechnology, 27, 172001, 2016.
16. Eftekhari A., Li L., and Yang Y., Polyaniline Supercapacitors, Journal of Power Sources, 347, 86-107, 2017.
17. Gupta V., and Miura N., Polyaniline/Single-Wall Carbon Nanotube (PANI/SWCNT) Composites for High PerformanceSupercapacitors, Electrochimica Acta, 52, 1721-1726, 2006.
18. Imani A., and Farzi G., Facile Route for Multi-Walled Carbon Nanotube Coating with Polyaniline: Tubular Morphology Nanocomposites for Supercapacitor Applications, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 26, 7438-7444, 2015.
19. Wang Q., Wu Y., Li T., Zhang D., Miao M., and Zhang A., High Performance Two-Ply Carbon Nanocomposite Yarn Supercapacitors Enhanced with a Platinum Filament and in Situ Polymerized Polyaniline Nanowires, Journal of Materials Chemistry A, 4, 3828-3834, 2016.
20. Cheng Q., Tang J., Ma J., Zhang H., Shinya N., & Qin L. C., Polyaniline-Coated Electro-Etched Carbon Fiber Cloth Electrodes For Supercapacitors, The Journal of Physical Chemistry C, 115, 23584-23590, 2011.
21. Ke F., Tang J., Guang S., and Xu H., Controlling the Morphology and Property of Carbon Fiber/Polyaniline Composites for Supercapacitor Electrode Materials by Surface Functionalization, RSC Advances, 6, 14712-14719, 2016.
22. Liu H., Wang Y., Gou X., Qi T., Yang J., and Ding Y., Three-Dimensional Graphene/Polyaniline Composite Material for High-Performance Supercapacitor Applications, Materials Science and Engineering: B, 178, 293-298, 2013.
23. Tong J., Zhang H., Gu J., Li L., Ma C., Zhao J., and Wang C., Poly (Ethylene Glycol)-Block-Poly (Propylene Glycol)-Block-Poly (Ethylene Glycol)-Assisted Synthesis of Graphene/Polyaniline Composites as High-Performance Supercapacitor Electrodes, Journal of Materials Science, 51, 1966-1977, 2016.
24. Zhang J., Shu D., Zhang T., Chen H., Zhao H., Wang Y., and Cao X., Capacitive Properties of PANI/MnO2 Synthesized via Simultaneous-Oxidation Route, Journal of Alloys and Compounds, 532, 1-9, 2012.
25. Wang J. G., Yang Y., Huang Z. H., and Kang F, Interfacial Synthesis of Mesoporous MnO 2/Polyaniline Hollow Spheres and Their Application in Electrochemical Capacitors, Journal of Power Sources, 204, 236-243, 2012.
26. Gottam R., and Srinivasan P., One‐Step Oxidation of Aniline by Peroxotitanium Acid to Polyaniline–Titanium Dioxide: A Highly Stable Electrode for a Supercapacitor, Journal of Applied Polymer Science, 132, 2015.
27. Gobal F., and Faraji M., Electrodeposited Polyaniline on Pd-Loaded TiO 2 Nanotubes as Active Material for Electrochemical Supercapacitor, Journal of Electroanalytical Chemistry, 691, 51-56, 2013.
28. Xie S., Gan M., Ma L., Li Z., Yan J., Yin H., andHu J., Synthesis of Polyaniline-Titania Nanotube Arrays Hybrid Composite via Self-Assembling and Graft Polymerization for Supercapacitor pplication, Electrochimica Acta, 120, 408-415, 2014.
29. Ates M., Serin M. A., Ekmen I., and Ertas Y. N., Supercapacitor Behaviors of Polyaniline/CuO, Polypyrrole/CuO and PEDOT/CuO Nanocomposites, Polymer Bulletin, 72, 2573-2589, 2015.
30. Zhu S., Wu M., Ge M. H., Zhang H., Li S. K., and Li C. H., Design and Construction of Three-Dimensional CuO/Polyaniline/rGO Ternary Hierarchical Architectures for High Performance Supercapacitors, Journal of Power Sources, 306, 593-601, 2016.