Laser-induced graphene electrodes for capacitive deionization

• Autor(a) principal: Gonçalves, José Miguel Pino
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/23658
• topic: Engenharia física; Grafeno; Eléctrodos; Eléctrodos selectores de iões

Este trabalho tem como objetivo a síntese de elétrodos à base de grafeno induzido por laser (LIG) para serem explorados pela primeira vez num sistema de desionização capacitiva (CDI) para remoção de iões da água. O trabalho foi desenvolvido em colaboração com a Bosch Termotecnologia S.A. Aveiro no âmbito de um projeto em Co-promoção. A síntese dos elétrodos de LIG foi realizada utilizando um polímero comercial, Kapton, sobre o qual se fez incidir um feixe laser de CO2. O trabalho focou-se no estudo da influência de vários parâmetros de processamento a laser para a otimização dos elétrodos. A caracterização do material foi feita usando as técnicas de microscopia eletrónica de varrimento (SEM), medição da superfície específica (BET), espectroscopia de Raman, medidas de resistência elétrica pela técnica de Van der Pauw e testes de estabilidade em fluxo de água. Paralelamente a este estudo foram também caracterizados quatro elétrodos comerciais. Para a caracterização dos elétrodos foi desenvolvido um sistema que permite avaliar o comportamento no processo de desionização capacitiva nos modos de corrente (CC) e tensão (CV) constantes. O desempenho do material desenvolvido foi avaliado através da análise de ciclos de carga/descarga, e comparado com o comportamento dos dois melhores elétrodos comerciais. Os testes realizados permitiram observar a operação de CDI em todos os elétrodos, embora com diferentes níveis de desempenho. Os elétrodos de LIG revelaram uma curva de carga/descarga tipicamente capacitiva, não obstante o seu desempenho ser inferior aos elétrodos comerciais. Os resultados obtidos neste estudo exploratório, aliados ao método de produção a laser de baixo custo, põem em evidência o potencial destes elétrodos para uma aplicação CDI industrial requerendo, no entanto, a sua otimização.