ارائه کننده: فاطمه بهمئیاستاد راهنما: دکتر نادر بهرامی فراستاد راهنمای دوم: دکتر شهرام قاسمی­ میراستاد مشاور: دکتر حبیب اله یونسیاستاد مشاور دوم: دکتر مارسل ویلاستاد ناظر داخلی: دکتر مهدی غلامعلی فرد، دکتر مهدی رحمانی ­نیااستاد ناظر خارجی: دکتر هاجر آبیار، دکتر مریم نیکزادنماینده تحصیلات تکمیلی: دکتر سامره فلاحتکارتاریخ: ۱۴۰۴/۰۳/۲۵ ساعت: ۱۰ مکان: سالن اصلی کاخ

چکیده: درحال حاضر سوخت­ های فسیلی به عنوان اصلی­ ترین منابع تامین انرژی بشر هستند، که علاوه بر معضلات و مشکلات محیط­زیستی به ویژه انتشارگازهای گل خانه­ ای، این منابع نفت و گاز رو به اتمام نیز هستند از سویی دیگر منابع تولید انرژی خورشیدی و بادی  به عنوان منابع تجدید پذیر، با نوسانات بسیاری انرژی تولید می‌کنند و باید به دنبال یک شبکه انرژی پایدار و انعطاف پذیر بود. این توجه به طور عمده به سمت انواعی از ذخیره­ ساز­های انرژی مانند ابرخازن­ ها و استفاده از پیش­ ماده­ های طبیعی در ساخت این سیستم­ ها جلب شده است. کارایی ابرخازن­ ها، به میزان ظرفیت خازن و همچنین میزان مقاومت درونی سیستم بستگی دارد که این خود متاثر از الکترود به کار رفته در ساختار ابرخازن است. در این مطالعه به منظور ساخت الکترود ابرخازن، گرافن از پسماند پوست موز با روشی دوست­دار محیط زیست و مقرون به صرفه تهیه شد و جهت افزایش کاریی الکترود ابرخازنی از ترکیب گرافن با منگنز دی اکسید و مکسین Ti₃C₂  استفاده شد. به منظور مشخصه یابی کامپوزیت­ های سنتز شده از آنالیزهای شناسایی نظیر: XRD، FTIR و EDX SEM- استفاده شد. نتایج به دست آمده در آنالیز XRD تایید کننده سنتز گرافن و مکسینTi₃C₂ و سایر مواد سنتز شده بر اساس الگوهای پراش اشع ایکس است. آنالیز FTIR نشان داد که اجزای مختلف سازنده نانوکامپوزیت با یکدیگر دارای پیوند شیمیایی هستند. درصد جرمی برای عناصر Ti، O، C و Mn در نمونه نهایی آنالیز EDX به ترتیب برابر با 20، 42، 10.5 و 27.7% به دست آمد. رفتار خازنی الکترودهای سنتز شده با استفاده از آزمون­های ولتامتری چرخه­ای و پر/تخلیه شدن گالوانواستاتیکی توسط سیستم سه الکترودی و دو الکترودی بررسی شد. میزان ظرفیت برای الکترودهای گرافن، مکسین، گرافن-منگنز و کامپوزیت مکسین/گرافن-منگنز به ترتیب 305، 318، 410  و 698 فاراد برگرم و میزان 228 فاراد بر گرم برای ابرخازن متقارن به دست آمد. همچنین به منظور ارزیابی پیامدهای محیط زیستی الکترودهای ساخته شده و مقایسه آنها با الکترود ساخته شده از گرافن تولید شده از روش هامر، فرایند ارزیابی چرخه حیات آن­ها با استفاده از نرم­افزار OpenLCA و روش  Impact 2002+ در دوسطح میانی و پایانی انجام شد. نتایج ارزیابی چرخه حیات بر اساس واحد عملکردی ذخیره 1 فاراد بر گرم انرژی برای 5 سناریو نشان داد الکترود ساخته شد از گرافن هامر با فرض داشتن بالاترین مقدار ذخیره تئوری ( 550 فاراد برگرم)، در تمام سطوح میانی  و پایانی دارای بیشترین پیامدهای محیط زیستی است. پس از آن نیز الکترود ساخته شده از مکسین، گرافن-منگنز و کامپوزیت مکسین/گرافن-منگنز در جایگاه­ های بعد قرار گرفتند. الکترود ساخته شده بر پایه گرافن تولید شده از پوست موز دارای کمترین پیامدهای محیط زیستی در هردو سطح میانی و پایانی بود. نتایج این مطالعه نشان داد استفاده از پسماند پوست موز به عنوان ماده اولیه در تولید گرافن، یک راهکار پایدار و سازگار با محیط زیست برای تولید مواد الکتردی ابرخازن­ ها است. با استفاده از این روش، می‌توان به‌طور همزمان در کنار مدیریت پسماند از روش‌های پایدار جهت ذخیره انرژی استفاده کرد.