Μελέτη και Ανάπτυξη Ηλεκτροδίων Υπερπυκνωτή Carbon Black - Τσιμέντου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την ανάπτυξη ενός υπερπυκνωτή (supercapacitor) ηλεκτροδίων βασισμένων σε σύνθεση μαύρου άνθρακα (carbon black) και τσιμέντου. Στόχος της έρευνας είναι η αξιολόγηση των ηλεκτροχημικών και μηχανικών ιδιοτήτων του καινοτόμου αυτού ηλεκτροδίου. Καθώς η ενεργειακή μετάβαση προς καθαρές πηγές ενέργειας είναι πιο επιτακτική από ποτέ, η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα έχει στρέψει έντονα τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον της στην μελέτη και ανάπτυξη προηγμένων συστημάτων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και τεχνολογιών εξασφάλισης της ευσταθούς και αξιόπιστης λειτουργίας των συστημάτων και δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας. Το ενδιαφέρον αυτό πηγάζει από τον πρωταγωνιστικό ρόλο που κατέχουν οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) στο ενεργειακό μείγμα αλλά και του ακόμα πιο πρωταγωνιστικού που πρόκειται να αποκτήσουν στο άμεσο μέλλον βάσει των συμφωνηθέντων φιλόδοξων εθνικών και διεθνών στόχων. Πιο συγκεκριμένα, ο στοχαστικός και απρόβλεπτος χαρακτήρας των ΑΠΕ απαιτεί την παράλληλη εγκατάσταση συστημάτων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, καταδεικνύοντας την ανάγκη ανάπτυξης αποδοτικότερων και πιο βιώσιμων τεχνολογιών αποθήκευσης. Μεταξύ αυτών, οι υπερπυκνωτές ξεχωρίζουν ως προηγμένα ηλεκτροχημικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας με δυνατότητες ταχείας φόρτισης και εκφόρτισης, υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και μεγάλης διάρκειας ζωής. Στην παρούσα εργασία αρχικά παρουσιάζονται οι υφιστάμενες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας, ακολούθως εξετάζεται η έρευνα που έχει πραγματοποιηθεί έως σήμερα στην ανάπτυξη υπερπυκνωτών με ηλεκτρόδια από συνθέσεις μαύρου άνθρακα και τσιμέντου και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα αυτής. Στη συνέχεια, περιγράφεται η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε για την παρασκευή των ηλεκτροδίων μαύρου άνθρακα-τσιμέντου, τα υλικά και ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκαν και οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πειραματικής εφαρμογής, αναλύονται τα κύρια ευρήματα αυτής και παρατίθενται και συμπεράσματα και προτάσεις για μελλοντική εργασία.