بررسی تاثیر ضخامت و تخلخل الکترودها بر روی عملکرد ابرخازن الکتروشیمیایی

ابرخازن های الکتروشیمیایی انرژی را در میدان الکتریکی تشکیل شده در دو لایه الکتروشیمیایی در مرز الکترود-الکترولیت ذخیره می کنند. استفاده از الکترودهای با سطح تماس بالا در ابرخازن، منجر به افزایش بسیار زیاد ظرفیت ذخیره انرژی آن ها در مقایسه با خازن معمولی می شود. مطالعه حاضر یک مدل ریاضی به منظور بررسی اثر ضخامت و تخلخل الکترودها بر روی عملکرد ابرخازن دولایه ارائه می نماید. این مدل بر مبنای معادلات بقای اجزا برای گونه های محلول و بقای بار الکتریکی در الکتروشیمی ابرخازن می باشد و فرضیات معمول مانند غلظت یکنواخت در طول سلول و ظرفیت مخصوص مستقل از ولتاژ در مدل حاضر در نظر گرفته نشده است. مدل حاضر قادر به پیش بینی با دقت منحنی ولتاژ دشارژ ابرخازن در مقایسه با داده های آزمایشگاهی می باشد و قابلیت بکارگیری در بررسی اثر پارمترهای ساختاری بر روی عملکرد ابرخازن را دارد. نتایج بدست آمده برای شرایط کارکرد در نظر گرفته شده در مطالعه حاضر نشان می دهد که استفاده از الکترود با ضخامت بیشتر در محدوده 45 تا 70 میکرومتر، باعث افزایش ظرفیت مخصوص ابرخازن می شود، در صورتی که افزایش ضخامت الکترود بیش از 70 میکرومتر، موجب کاهش ظرفیت مخصوص می گردد. استفاده از الکترود های با تخلخل بیشتر نیز موجب افزایش ظرفیت مخصوص ابر خازن می شود، به صورتی که اگر تخلخل الکترود دو برابر شود، ظرفیت مخصوص تقریبا 5 درصد افزایش می یابد.