Skip to main content
SUPERVISOR
Ezat Keshavarzi
عزت کشاورزی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed mohsen Saeidi
سیدمحسن سعیدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Efficiency of SPM model in prediction of electrical double layer capacitance and some electrolyte properties into charged spherical nanopores comparison with RPM model
The purpose of this thesis is to evaluate the efficiency of the solvent primitive model, SPM, in prediction the capacitance of the electrical double layer supercapacitors, and some properties of electrolytes such as absorption, selectivity, and osmotic pressure in charged spherical nano pores. In SPM model, solvents and ions respectively are considered as hard spheres molecules, and charged hard spheres. Also, the other role of solvent molecules has been considered by the solvent permeability coefficient in Coulomb interactions. In this regard, a comparison between the efficiency of this model and the restricted primitive model, RPM, has been done while in the RPM only the role of the permeability coefficient in Coulomb forces is considered. The results of this thesis show that considering the hard core for solvent by SPM, causes more absorption of negative ions to into the positive charged pores. Therefore, the SPM predicts more capacitance for electric double layer super capacitors in comparison to RPM. This trend was observed for all different sizes of nanopores and also for all examined electrolytes concentrations. At the saturation point, the amount of the predicted capacitance in two models is the same, where the cavity is filled only by ions with pore wall opposite charge. Our studies also showed that the predicted values for the diffuse layer capacitance in the SPM model are higher than those ones for RPM. Note that the Stern capacitance is the same in two models. The results of the ions selectivity by the charged spherical pores show that the electrical potential required for selectivity in the SPM model is higher than that value in RPM for all examined electrolyte concentrations as well as for all nanopores radii. Finally, a formula for prediction of the osmotic wall pressure was suggested while in it the effect of concave wall of the spherical pore was considered. The behavior of the wall osmotic pressure with electrolyte concentrations and the size of nano pores was studied.
هدف این پایان نامه، بررسی کارآیی مدل اولیه¬ی حلال، SPM، در پیش¬بینی خواص لایه¬ی دوگانه الکتریکی، جذب، ظرفیت ابر خازن لایه¬ی دوگانه الکتریکی وگزینش پذیری نانو حفرات باردار می¬باشد. همچنین فشار اسمزی دیواره در این پایان¬¬نامه محاسبه شده است. در مدل SPM حلال و یون¬ها به ترتیب به صورت کرات سخت نفوذ ناپذیر و کرات سخت باردار در نظر گرفته می¬شوند. همچنین نقش مولکول¬های حلال با در نظر گرفتن ضریب گذردهی حلال در برهمکنش¬های کولنی منظور شده است. در این راستا مقایسه¬ای بین کارآیی این مدل با مدل محدود اولیه ، RPM، که در آن نقش حلال فقط با در نظر گرفتن ضریب گذردهی آن در نیروهای کولنی لحاظ شده است نیز انجام شده است. نتایج مطالعات این پایان نامه نشان می¬دهد که در نظر گرفتن حلال به عنوان جزء سوم در محلول الکترولیت دوتایی باعث جذب بیشتر یون¬های منفی به درون کرات باردار شده است. به این ترتیب بار خالص یونی درون نانو حفره افزایش می¬یابد که خود منجر به افزایش ظرفیت ابر خازن لایه¬ی دوگانه الکتریکی می¬شود. به عبارت دیگر مدل SPM مقدار ظرفیت بیشتری نسبت به مدل RPM پیش¬بینی می-کند. این روند پیش بینی بیشتر ظرفیت در همه اندازه¬های نانو حفره و در همه غلظت¬های مورد مطالعه برای انواع الکترولیت¬ها مشاهده شد. شایان توجه است که در پتانسیل الکتریکی اشباع، جایی که حفره فقط از یون¬هایی که دارای بار مخالف با دیواره هستند پر می¬شود، مقدار ظرفیت در این دو مدل یکسان پیش بینی می¬شود. همچنین مطالعات ما نشان داد که مقادیر پیش¬بینی شده برای سهم ظرفیت نفوذ نیز در مدل SPM بیش از مدل RPM است. توجه داشته باشید که ظرفیت اشترن در این دو مدل یکسان پیش¬بینی می¬شود. کمیت دیگری که در این کار مورد مطالعه قرار گرفت گزینش پذیری نانو حفرات باردار نسبت به یون¬ها است. نتایج نشان می¬دهد که پتانسیل الکتریکی لازم برای گزینش پذیری در مدل SPM بیشتر از مدل RPM در همه غلظت¬های الکترولیت و همچنین در تمامی شعاع¬های نانو حفره است. نهایتا فشار اسمزی دیواره نیز در این پایان نامه محاسبه شد و اثر انحنا و تقعر دیواره و همچنین غلظت را در فشار اسمزی بررسی کرده¬ایم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی