Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials

Programa de Doctorat en Enginyeria i Ciències Aplicades

Detalles Bibliográficos
Autor: Salgado Pizarro, Rebeca
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2024
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/693014
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/693014
Access Level:acceso embargado
Palabra clave:Emmagatzematge d'energia tèrmica
Almacenamiento de energía térmica
Heat storage
Emmagatzematge d'energia
Almacenamiento de energía
Storage of energy
Ciències Experimentals i Matemàtiques
62
id ES_2697c02e4e70d2f5880e85847cb80af9
oai_identifier_str oai:www.tdx.cat:10803/693014
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials
title Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials
spellingShingle Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials
Salgado Pizarro, Rebeca
Emmagatzematge d'energia tèrmica
Almacenamiento de energía térmica
Heat storage
Emmagatzematge d'energia
Almacenamiento de energía
Storage of energy
Ciències Experimentals i Matemàtiques
62
title_short Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials
title_full Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials
title_fullStr Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials
title_full_unstemmed Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials
title_sort Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage Materials
dc.creator.none.fl_str_mv Salgado Pizarro, Rebeca
author Salgado Pizarro, Rebeca
author_facet Salgado Pizarro, Rebeca
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Fernández Renna, Ana Inés
Barreneche, Camila
Fernández Renna, Ana Inés
Universitat de Barcelona. Departament de Ciència dels Materials i Química Física
dc.subject.none.fl_str_mv Emmagatzematge d'energia tèrmica
Almacenamiento de energía térmica
Heat storage
Emmagatzematge d'energia
Almacenamiento de energía
Storage of energy
Ciències Experimentals i Matemàtiques
62
topic Emmagatzematge d'energia tèrmica
Almacenamiento de energía térmica
Heat storage
Emmagatzematge d'energia
Almacenamiento de energía
Storage of energy
Ciències Experimentals i Matemàtiques
62
description Programa de Doctorat en Enginyeria i Ciències Aplicades
publishDate 2024
dc.date.none.fl_str_mv 2024
2024
2026
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10803/693014
url http://hdl.handle.net/10803/693014
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
eu_rights_str_mv embargoedAccess
dc.format.none.fl_str_mv 229 p.
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat de Barcelona
publisher.none.fl_str_mv Universitat de Barcelona
dc.source.none.fl_str_mv TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
reponame:TDR. Tesis Doctorales en Red
instname:CBUC, CESCA
instname_str CBUC, CESCA
reponame_str TDR. Tesis Doctorales en Red
collection TDR. Tesis Doctorales en Red
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869404830956519424
spelling Synthesis and Optimisation of Layered Hybrid Organic-Inorganic Perovskites as Solid-State Thermal Energy Storage MaterialsSalgado Pizarro, RebecaEmmagatzematge d'energia tèrmicaAlmacenamiento de energía térmicaHeat storageEmmagatzematge d'energiaAlmacenamiento de energíaStorage of energyCiències Experimentals i Matemàtiques62Programa de Doctorat en Enginyeria i Ciències Aplicades[eng] The effective use of thermal energy storage (TES) systems has demonstrated their ability to enhance energy efficiency and sustainability across various sectors. These systems play a critical role in facilitating the integration of renewable energy sources and enhancing the overall efficiency of heating and cooling systems, thereby contributing to environmental conservation and energy savings. Among the different TES technologies, latent heat thermal energy storage (LHTES) has gained attention due to its ability to store and release large amounts of energy through phase change materials (PCMs). The necessity of effective thermal management in electronic devices has become increasingly critical due to the tendency to develop thinner devices and increase their power density, which has led to significant challenges in dissipating excess heat. Overheating can severely affect electronic components’ performance, reliability, and lifespan. Current cooling technologies, such as passive heat sinks and active cooling systems, are often limited by size, weight, and energy consumption. This doctoral thesis aims to develop novel solid-solid phase change materials (SS-PCMs) based on layered hybrid organic-inorganic perovskites (LHOIPs) for use in electronic devices. The implementation of these materials has the potential to significantly reduce heat peaks and thereby improve the efficiency and lifetime of electronic devices. This dissertation is presented as a collection of publications consisting of five papers that have been published or submitted to prestigious scientific journals. Each scientific publication includes relevant details of the outputs obtained from the synthesis to the characterisation of the selected SS-PCMs. The thesis begins by outlining the energy storage (ES) and TES technologies, followed by a thorough analysis of the state-of-the-art of SS-PCMs focused on LHOIPs. The introduction concludes with an overview of existing technologies for managing thermal energy in electronic devices. This leads to the core of the thesis, starting with the evaluation of the synthesis of the bis(alkylammonium) tetrahalometallates. In the first part of the thesis, the synthesis mechanism of the bis(alkylammonium) tetrahalometallates was investigated and optimised specifically for TES applications. This study established a new synthesis protocol, which significantly reduced the required time and the waste generated during the process. Additionally, the use of mechanical energy through ball milling was explored. Through this process, the synthesis was accelerated and optimised while enhancing the overall sustainability and opening the door to scaling up the process. Following the synthesis evaluation, the characteristics of selected bis(alkylammonium) tetrahalometallates were analysed, and their tailoring properties were investigated. The research findings demonstrated that SS-PCMs can be customised for specific applications by modifying the length of the carbon chain. The results indicated that the core mechanism of the polymorphic transitions resides in the reorganisations of the organic chain. This outcome led to the final section of the investigation, where the movement of the organic chain was evaluated. Various reordering mechanisms of the organic chains during phase transitions were proposed. The present PhD thesis shows the potential of bis(alkylammonium) tetrahalometallates as alternative SS- PCMs. The optimisation and sustainability of the materials synthesis have been addressed, as well as the understanding of the polymorphic mechanism.[cat L’ús dels sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica (TES), especialment l’emmagatzematge per calor latent (LHTES) amb materials de canvi de fase (PCMs), millora l’eficiència energètica i la sostenibilitat en diversos sectors. Aquests sistemes són essencials per integrar fonts d’energia renovables i millorar la gestió tèrmica en dispositius electrònics, on la miniaturització i l’increment de potència plantegen nous reptes de dissipació de calor. Les tecnologies de refrigeració actuals, limitades per la mida, el pes i el consum energètic, sovint no són suficients, subratllant la importància de solucions com els TES. Aquesta tesi doctoral té com a objectiu desenvolupar materials alternatius de canvi de fase en estat sòlid (SS-PCMs) basats en perovskites híbrides orgàniques-inorgàniques en capes (LHOIPs) per ser implementats en dispositius electrònics per disminuir els pics de calor generats i millorar l’eficiència i allargar el temps d’ús d’aquests dispositius. Aquesta dissertació es presenta com un compendi de cinc articles publicats o en revisió en revistes científiques de prestigi. Cada publicació científica inclou detalls rellevants dels resultats obtinguts, des de la síntesi fins a la caracterització dels SS-PCMs seleccionats. La tesi comença amb un resum de les tecnologies d’emmagatzematge d’energia (ES) i TES, seguit d’una anàlisi de l’estat de l’art dels SS-PCMs, centrant-se en els LHOIPs, i una visió general de les tecnologies de gestió tèrmica en dispositius electrònics. La part experimental s’inicia amb l’avaluació i optimització de la síntesi dels bis(alquilamoni) tetrahalometal·lats per a aplicacions TES, establint un nou protocol que redueix el temps i els residus generats, i explora l’ús de l’energia mecànica amb un molí de boles per millorar la sostenibilitat i l’escalabilitat de la síntesi. Posteriorment, es van analitzar les propietats dels materials sintetitzats, demostrant que els SS-PCMs es poden personalitzar per a aplicacions específiques mitjançant la modificació de la cadena orgànica, i es va investigar el moviment de les cadenes orgàniques, identificant mecanismes de reordenació durant el canvi de fase. Aquesta tesi doctoral demostra el potencial dels bis(alquilamoni) tetrahalometal·lats com a SS-PCMs alternatius, dels quals s’ha abordat l’optimització i la sostenibilitat del seu procés de síntesi i la comprensió del seu mecanisme polimòrfic.Universitat de BarcelonaFernández Renna, Ana InésBarreneche, CamilaFernández Renna, Ana InésUniversitat de Barcelona. Departament de Ciència dels Materials i Química Física202420242026info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion229 p.application/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/693014TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.info:eu-repo/semantics/embargoedAccessoai:www.tdx.cat:10803/6930142026-06-14T12:46:07Z
score 15,812429

Similares en LA Referencia