پایان نامه سایت ارشدها - رشته جغرافی-جغرافیا

عنوان کامل پایان نامه :

 بررسی اثر نانوذرات در بهبود عملکرد باتری سرب- اسید

قسمتی از متن پایان نامه :

فهرست مطالب

 

۱-۱ اساس باتری سرب اسیدی.. ۲

۱-۱- ۱ تهیه‌ی صنعتی سرب اکسیدی.. ۴

۱-۱-۱-۱ دیگ بارتن (Barton-pot). 4

۱-۱-۱-۲ آسیاب گلولهای (Ball mill). 5

۱-۱-۲: تهیه‌ی صنعتی الکترودها ۷

۱-۱-۳ ساختار مواد الکترود. ۸

۱-۱-۳-۱ ساختار مواد فعال مثبت (PAM). 8

۱-۱-۳-۲ ساختار مواد فعال منفی (NAM). 10

۱-۱-۴ الکترولیت… ۱۲

۱-۱-۵ ساختار سِل و واکنش‌ها ۱۳

۱-۱-۵-۱ الکترود مثبت: ۱۴

۱-۱-۵-۲ الکترود منفی.. ۱۵

۱-۱-۶ کیورینگ الکترودهای خمیر مالی شده‌ی باتری.. ۱۶

۱-۱-۷ فرایندهای شارژ و دشارژ. ۱۷

۱-۲ افزودنی‌ها. ۱۹

۱-۲-۱ افزودنی به خمیر صفحات منفی.. ۱۹

۱-۲-۱-۱اکسپندر. ۱۹

۱-۲-۲ افزودنی به خمیر مثبت… ۳۲

۱-۲-۳ افزودنی الکترولیت… ۳۳

۱-۳ کاربرد فناوری نانو در باتری سرب- اسید.. ۳۴

۱-۳-۱ فناوری نانو. ۳۵

۱-۳-۲ نانوذرات باریم سولفات (BaSO4). 37

۴-۱هدف از کار حاضر. ۳۹

۲-۱ مواد و تجهیزات استفاده‌شده. ۴۰

۲-۲ سنتز نانو ذرات باریم سولفات… ۴۱

۲-۳ روش‌های بررسی اثر نانو ذرات باریم سولفات… ۴۲

۲-۳-۱ تکنیک‌های آزمایشگاهی و الکتروشیمیایی.. ۴۲

۲-۳-۲ آماده‌سازی خمیر برای باتری سرب اسیدی.. ۴۳

۲-۳-۲-۱ محاسبات مواد فعال برای باتری استارتی (SLI) 30Ah در ƞPAM = 50% و ƞNAM = 45%… 43

۲-۳-۲-۲ محاسبه­ی محتوای فاز جامد در خمیر. ۴۵

۲-۳-۳ تهیه‌ی باتری جهت بررسی عملکرد آن در حضور نانوذره­ی BaSO4 47

۲-۳-۳-۱ تهیه‌ی خمیر منفی.. ۴۸

۲-۴ سیستم مطالعه‌ای افزودنی الکترولیتی.. ۵۳

۳-۱ سنتز نانوذرات باریم سولفات… ۵۵

۳-۱-۱ بهینه سازی غلظت واکنش‌دهنده‌ها ۵۹

۳-۱-۲ بهینه‌سازی دمای واکنش…. ۶۱

۳-۱-۳ بهینه‌سازی حجم محلول آماده‌سازی.. ۶۳

۳-۱-۴ بهینه‌سازی دور همزدن.. ۶۵

۳-۲ بررسی اثر نانوذرات باریم سولفات بر رفتار الکتروشیمیایی و عملکرد باتری سرب اسید.. ۶۷

۳-۲-۱ بررسی خواص الکتروشیمی الکترود خمیر کربن/ اکسید سرب در حضور نانوذرات BaSO4 67

۳-۲-۱-۱ بهینه‌سازی مقدار پودر اکسید سرب (PbO) با درجه‌ی اکسیداسیون ۸۰%. ۶۸

۳-۲-۱-۲ بهینه‌سازی غلظت الکترولیت اسیدسولفوریک (H2SO4). 69

۳-۲-۱-۳ بهینه‌سازی مقدار نانوذرهی باریم سولفات در خمیر کربن.. ۷۰

۳-۲-۲ بررسی اثر نانوذرات BaSO4 در بهبود عملکرد باتری سرب اسید.. ۷۳

۳-۲-۲-۱ نتایج آنالیز شبکه‌ی مصرفی.. ۷۳

۳-۲-۲-۲ نتایج درصد سرب آزاد. ۷۵

۳-۲-۲-۱ تست ظرفیت اولیه. ۷۵

۳-۲-۲-۲ تست استارت سرد. ۷۷

۳-۲-۲-۳ تست شارژ پذیری.. ۸۰

۳-۳ بررسی تاثیرافزودنیهای الکترولیتی بر عملکرد باتریهای سرب اسید.. ۸۱

۳-۳-۱ تولید و احیاء لایه‌ی اکسیدی در سطح الکترود Pb. 83

۳-۳-۱-۱ بررسی مکانیسم اثر سدیم فلورید در ولتامتری چرخه‌ای الکترود سرب… ۸۳

۳-۳-۱-۲ بررسی اثر سدیم هگزامتافسفات در ولتامتری چرخه‌ای الکترود سرب: ۸۵

۳-۳-۲ پتانسیل تولید هیدروژن.. ۸۶

۳-۳-۳ پتانسیل تولید اکسیژن.. ۸۸

۳-۳-۴ محل و ارتفاع پیک جریان آندی.. ۹۱

۳-۳-۵ برگشت‌پذیری.. ۹۲

نتیجه­گیری.. ۹۴

مراجع: ۹۵

 

 

 

فهرست شکل­ها:

شکل۱- ۱: اجزای تشکیل‌دهنده‌ی باتری سرب اسیدی. ۳

شکل۱- ۲: شمای واحد بارتن. ۵

شکل۱- ۳: شمای انواع واحد بارتن. الف) آسیاب گلوله ای کونیکال، ب) میل اکسید سرب کلرید. ۶

شکل۱- ۴: ساختار دوگانه­ی PAM. 9

شکل۱- ۵: تصویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) برای ساختار سه نوع از ذرات PbO2. 9

شکل۱- ۶: توزیع ساختار ناهمگن در حجم زیاد ذرات PbO2. 10

شکل۱- ۷: کریستال­های سرب که در شبکه‌ی اسکلتی به هم وصل شده‌اند  ۱۱

شکل۱- ۸: فرایندهای انتقال یون. ۱۲

شکل۱- ۹: فرایندهای شارژ و دشارژ در باتری سرب اسید. ۱۸

شکل۱- ۱۰: فرمول فردونبرگ برای لیگنین. ۲۲

شکل۱- ۱۱: تصویری از لایه‌ی PbSO4. 23

شکل۱- ۱۲: تغییرات اولیه‌ی پتانسیل در پلاریزاسیونهای سرعت‌بالای صفحه‌ی منفی   ۲۸

شکل۱- ۱۳: (آ) تصاویر SEM میکرو ساختاری ذرات باریم سولفات   ۲۹

شکل۱- ۱۴: تغییر در زمان دشارژ ( ظرفیت). ۳۰

شکل۱- ۱۵: اثر حضور BaSO4 در NAM در عملکرد ظرفیت سل در چرخه با سرعت دشارژ ۲۰ ساعت [۵۵]. ۳۱

شکل۱- ۱۶: تعداد کل چرخه‌های HRPSoC انجام‌شده به‌عنوان تابعی از مقدار BaSO4 در NAM [54]. 31

شکل۱- ۱۷: شماتیک سنتز مواد در اندازه‌ی نانو. ۳۶

شکل۱- ۱۸: ساختار کریستالی پیش‌بینی‌شده‌ی ارترومبیک باریم سولفات [۱۲۳]. ۳۸

شکل۲- ۱: شماتیک الکترود استفاده‌شده برای بررسی اثر نانو ذرات BaSO4 . 42

شکل۲- ۲: حجم محلول H2SO4 ( 1/4 یا ۱/۱۸ g cm-3) نسبت‌های متفاوتی از H2SO4/ LO. [2]. 47

شکل۲- ۳: پلیت‌های مثبت و منفی استفاده‌شده در مونتاژ باتری. ۵۰

شکل۲- ۴: واحدهای باتری مونتاژ شده. ۵۲

شکل ۳- ۱: ساختار گلیسرول. ۵۴

شکل ۳- ۲: لیپوزوم گلیسرولی که یون‌های SO4-1 را به سبب پیوند هیدروژنی احاطه کرده است. ۵۵

شکل ۳- ۳: مکانیسم تشکیل نانوذرات BaSO4. 56

شکل ۳- ۴: مکانیسم ممانعت فضایی گلیسیرین و کنترل اندازه‌ی نانوذرات BaSO4. 57

شکل ۳- ۵: تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM)، برای بهینه‌سازی غلظت واکنش‌دهنده‌ها. ۵۹

شکل ۳- ۶: تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM) مربوط به بهینه‌سازی دمای واکنش. ۶۱

شکل ۳- ۷: تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) ب برای بهینه‌سازی حجم محلول آماده‌سازی. ۶۳

شکل ۳- ۸: تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM)،  در بهینه سازی دور همزن مغناطیسی. ۶۵

شکل ۳- ۹: نتیجه­ی XRD نمونهی باریم سولفات سولفات. ۶۵

شکل ۳- ۱۰: ولتاموگرامهای ولتامتری چرخه‌ای الکترود خمیر کربن برای بهینه‌سازی پودر اکسید سرب. ۶۸

شکل ۳- ۱۱: ولتاموگرام ولتامتری چرخه‌ای برای بهینه‌سازی غلظت الکترولیت.. ۶۹

شکل ۳- ۱۲: نمودارهای ولتامتری چرخه‌ای برای بهینه‌سازی مقدار نانوذره‌ی باریم سولفات BaSO4. 71

شکل ۳- ۱۳: نمودار کالیبراسیون مقدار نانوذره‌ی BaSO4. 71

شکل ۳- ۱۴: ولتاموگرام چرخه‌ای مقایسه‌ای BaSO4 معمولی با نانوذرات BaSO. 72

شکل ۳- ۱۵: نمودار ولتاژ بر حسب زمان به‌منظور شبیه‌سازی استارت ماشین ثبت‌شده است. ۷۶

شکل ۳- ۱۶: نمودار ولتاژ نسبت به زمان. برای تعیین t6v. 78

شکل ۳- ۱۸: ولتاموگرام چرخه‌ای در محلول الکترولیت در حضور و عدم حضور افزودنی الکترولیت. ۸۳

شکل ۳- ۲۱: پتانسیل احیا هیدروژن در غلظت‌های متفاوتی از افزودنی الکترولیت.. ۸۷

شکل ۳- ۲۵: ارتفاع پیک جریان اکسیداسیون Pb در حضور افزودنی‌های الکترولیتی پیشنهادی با غلظت‌های متفاوت……..۹۰

شکل ۳- ۲۶: محل پیک اکسیداسیون Pb به PbSO4 در حضور افزودنی الکترولیتی پیشنهادی در غلظت‌های متفاوت………۹۲

شکل ۳- ۲۷: نمودار اختلاف‌پتانسیل (برگشت‌پذیری) بر اساس غلظت افزودنی الکترولیتی پیشنهادی……………………………..۹۳

فهرست جدول‌ها:

جدول۱- ۱: چگالی ویژه نسبی­ی اسیدسولفوریک و شرایط شارژ در باتری سرب اسید. ۱۳

جدول۱- ۲: انواع مختلف کربن استفاده‌شده در ترکیب اکسپنذرها. ۲۵

جدول۱- ۳: خصوصیات ساختاری PbSO4، BaSO4، SrSO4. 27

جدول۱- ۴: روش‌های متنوعی برای سنتز مواد در اندازه‌ی نانو. ۳۷

جدول۲- ۱: لیست مواد استفاده‌شده. ۴۰

جدول۲- ۲: لیست تجهیزات استفاده‌شده. ۴۱

جدول۲- ۳: وزن مولکولی و حجم مولی مواد فعال لازم برای محاسبات [۴]. ۴۶

جدول۲- ۴: درصد وزنی مواد تشکیل‌دهنده‌ی خمیر منفی. ۴۸

جدول۲- ۵: برنامه شارژ باتری استارتی نوع A و B.. 53

جدول۲- ۶: لیست افزودنی الکترولیت محلول H2SO4 و مشخصات کلی آن‌ها. ۵۴

جدول۳- ۱: مشخصات محلول‌های استفاده‌شده برای بهینه سازی غلظت واکنش دهنده ها. ۵۹

جدول۳- ۲: شرایط آزمایشی برای بهینه سازی دمای واکنش. ۶۱

جدول۳- ۳: شرایط واکنش شیمیایی برای بهینه­سازی حجم محلول آماده‌سازی. ۶۳

جدول۳- ۴: شرایط واکنش رسوبگیری نانوذره­ی BaSO4 برای بهینه سازی دور هم زدن. ۶۵

جدول۳- ۵: مشخصات الکترودهای خمیر کربن آماده شده برای بهینه­سازی مقدار اکسید سرب PbO. 67

جدول۳- ۶: مشخصات مواد تشکیل‌دهنده‌ی خمیر کربن برای بهینه­سازی مقدار نانوذره­ی BaSO4 70

جدول۳- ۷: آنالیز سرب مصرفی در تولید اسکلت خام شبکه. ۷۴

جدول۳- ۸: نتایج اندازه‌گیری سرب آزاد برای پلیت­های منفی. ۷۵

جدول۳- ۹: نتایج دوبار تست ظرفیت اولیه برای دو نوع باتری. ۷۶

جدول۳- ۱۰: نتایج استارت سرد. ۷۹

جدول۳- ۱۱: نتایج تست شارژپذیری. ۸۰

سوالات یا اهداف این پایان نامه :

در این رساله روشی نوین و سازگار با محیط زیست، جهت سنتز نانوذرات باریم سولفات ارائه شده ست. برای سنتز این نانوذره محلول آماده سازی را معرفی کردیم که ماده­ی اصلی سازنده­ی آن گلیسرین است. گلیسرین با ایجاد لیپوزوم­های کوچک (سایز نانو) و برقراری پیوند هیدرژنی با اتم­های اکسیژن یون SO42- ممانعت فضایی در راه رشد نانوذرات BaSO4 ایجاد میکند. بعد از بهینه­سازی غلظت واکنش­دهنده­ها، حجم محلول آماده­سازی، دمای واکنش و دور هم­زدن، آنالیز­های SEM و XRD روی نانوذرات حاصل انجام گردید. نتایج گواه از سنتز نانوذرات BaSO4 در اندازه­ی نانو با توزیع اندازه­ی ذره­ی یکنواخت است.

نانوذرات BaSO4 حاصل به خخمیر منفی باتری سرب اسیدی اضافه گردید، تا اثر آن بر عملکرد باتری سرب اسیدی سنجیده شود. تست­های پذیرش شارژ اولیه، استارت سرد و شارژ پذیری روی باتری تهیه شده از نانوذرات BaSO4 انجام گردید. نتایج بهبود چشمگیر عملکرد باتری سرب اسید را نشان میدهد.

سدیم فلوراید (NaF) و سدیم هگزامتافسفات (SHMP) در غلظت­های متفاوت به الکترولیت اسید سولفوریک        ۵ mol dm-3 افزوده شد و مشخصه­های الکتروشیمیایی الکترود سرب با استفاده از تکنیک­های ولتامتری چرخه­ای و ولتامتری با روبش خطی بررسی گردید. نتایج حاصل نشان میدهد که افزودنی­های معرفی شده، از سولفاتخ شدن الکترود سرب و بنابراین از رویینه شدن زودهنگام الکترود سرب جلوگیری می­نماید. علاوه­بر­آن افزودنی­های پیشنهادی، اورپتانسیل تولید هیدروژن و اکسیژن را نیز افزایش می­دهد که از زوال آب در طی چرخه­های شارژ و دشارژ جلوگیری کرده و سبب بهبود عملکرد باتری سرب اسید خواهد شد.

برای دیدن جزئیات بیشتر ، خرید و دانلود آنی فایل متن کامل با فرمت ورد می توانید به لینک زیر مراجعه نمایید:

 دانلود متن کامل پایان نامه جغرافیا در لینک زیر

لینک متن کامل پایان نامه رشته جغرافیا با عنوان :   بررسی اثر نانوذرات در بهبود عملکرد باتری سرب- اسید