Estudo do fluxo iónico por efeito miragem de elétrodos de carbono para aplicação em supercondensadores

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Pedro Gabriel Pereira da
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/48723
Resumo: Tese de mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2021
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Nesta dissertação, foi aplicada a técnica de deflexão de raio laser para estudar os fluxos de massa durante o processo de carga e descarga de elétrodos de carbono ativado, bem como as participações relativas dos iões envolvidos neste processo. Foram também realizados testes de voltametria cíclica a estes elétrodos, de modo a visualizar o processo eletroquímico de carga e descarga e as suas propriedades eletroquímicas. Outros elétrodos foram modificados através de tratamentos com laser ou plasma, e os seus efeitos na molhabilidade e topografia medidos através de técnicas como a goniometria de ângulos de contacto e microscopia eletrónica de varrimento. De acordo com os resultados obtidos por deflexão de raio laser, verificou-se que, para uma solução de Na2SO4 (1.00 · mol dm-3), o fluxo iónico é constituído por uma participação do catião sódio entre 71.5 - 78.0%. Com os testes de voltametria cíclica, foi possível obter uma capacitância diferencial para o processo de carga e descarga, de 10.47 e 8.01 mF · cm-2, respetivamente. Quanto às medidas de goniometria, verificou-se que os elétrodos eram constituídos por superfícies hidrofóbicas, que se mantiveram relativamente inalteradas para o tratamento com laser. No entanto, estes apresentaram uma elevada hidrofilicidade, após tratamento com plasma de oxigénio. Finalmente, verificou-se, através da microscopia eletrónica de varrimento, a existência de uma diferença de porosidade entre distintas formulações, bem como o efeito do aumento da potência média do pulso laser, na criação e alargamento de canais nos elétrodos.Supercapacitors appear as a possible device of energy storage while their development is of high importance in the current energy situation. This work focuses on the study of electrodes based on activated carbon for applications in supercapacitors. These electrodes have appealing characteristics such as low production cost and high physical-chemical performance. In this dissertation, the probe beam deflection technique was applied to study the ionic flux during the charge and discharge process of activated carbon electrodes, as well as the relative participation of the ions involved in this process. Cyclic voltammetry tests were also performed on these electrodes, in order, to visualize the electrochemical charge and discharge processes and their electrochemical properties. Other electrodes were modified through laser or plasma treatments, while their effects on wettability and topography were measured, using techniques such as contact angle goniometry and scanning electron microscopy. According to the results obtained by probe beam deflection, it was possible to determine for a Na2SO4 solution (1.00 mol · dm-3), that the ionic flux to this electrode is constituted by a participation of the sodium cation of 71.5 – 78.0%. With the cyclic voltammetry tests, it was possible to calculate a differential capacitance for the charge and discharge processes, of 10.47 e 8.01 mF · cm-2, respectively. Regarding the goniometry measurements, it was found that the electrodes were constituted by hydrophobic surfaces, which remained relatively unchanged after laser treatment. However, they showed high hydrophilicity after treatment with plasma oxygen. Finally, it was verified, through scanning electron microscopy, that there were differences in initial porosity between distinct formulations while it showed the effect of increasing the average power of the laser pulse, in the creation and enlargement of channels in the electrodes.Gaspar, Guilherme Manuel Morais,1988-Correia, Jorge Palma,1962-Repositório da Universidade de LisboaSilva, Pedro Gabriel Pereira da2021-06-23T15:03:28Z202120212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/48723TID:202934020porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:52:07Zoai:repositorio.ul.pt:10451/48723Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:00:29.518029Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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