Nanocarbons and Mediators for Energy Storage
Les fonts d'energia renovable són importants per canviar dels sistemes energètics nocius a opcions ecològiques a causa dels problemes ambientals causats per la industrialització i la creixent demanda de combustibles fòssils. Els sistemes d'emmagatzematge d'energia (ESS, per les seves...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:305943 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/305943 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Energia Energy Energía Nanocarbó Nanocarbon Nanocarbón Mediador Mediator Ciències Experimentals |
| Sumario: | Les fonts d'energia renovable són importants per canviar dels sistemes energètics nocius a opcions ecològiques a causa dels problemes ambientals causats per la industrialització i la creixent demanda de combustibles fòssils. Els sistemes d'emmagatzematge d'energia (ESS, per les seves sigles en anglès) són crucials pel desenvolupament de les fonts d'energia renovable, que són inconsistents i depenen del temps i del clima. El creixement dels vehicles elèctrics també requereix nous ESS que puguin emmagatzemar i proporcionar alta energia i potència. L'emmagatzematge d'energia electroquímica és especialment important per a aquesta transició. Aquesta tesi está centrada en la millora dels ESS mitjançant l'addició de nanocarbons i nanoòxids multiredox com a agents conductors dispersos en bateries de zinc-aire i bateries de flux redox de vanadi (VRFB). S'espera que els nanocarbons augmentin la superfície activa total, millorin la conductivitat elèctrica i construeixin xarxes de percolació per als electrons. Els nanoòxids multiredox, com els clústers de polioxometalat i l'oxohidròxid d'iridi, actuen com a mediadors redox i catalitzadors per a les reaccions d'oxigen, millorant l'eficiència i la reversibilitat del cicle de la bateria. S'han utilitzat diverses tècniques de caracterització per entendre l'estructura, la composició i les propietats electroquímiques dels nanomaterials dins de la tesi així com mesures electroquímiques per avaluar el rendiment dels electròlits i ànodes modificats en VRFB i bateries de zinc-aire. Per a les bateries de zinc-aire, la recerca destaca les millores significatives en les densitats de corrent i les reduccions en els sobretensions per a les reaccions redox d'oxigen aconseguides mitjançant la incorporació de nanocarbons com a agents conductors dispersos i partícules redox com a mediadors. El descobriment d'un efecte bipolar sobre les partícules conductores facilita mecanismes addicionals de transferència de càrrega, conduint a un rendiment electroquímic superior. Tot i que els intents inicials d'utilitzar un únic electròlit per a ambdues semicel·les de Zn i O2 no va tenir èxit a causa de les incompatibilitats de pH i la passivació del Zn, l'ús de suspensions basades en carboni mostra prometedors resultats en la millora de l'estabilitat del cicle mitjançant recobriments protectors sobre els ànodes de Zn. En l'àmbit de les VRFB, la incorporació de nanopartícules Super P forma xarxes de percolació que disminueixen la resistència a la transferència de càrrega i les sobretensions mentre augmenten la densitat de corrent. L'estudi complet de la cel·la de flux redox subratlla la necessitat d'optimitzar la geometria de la cel·la per evitar embussos i millorar el flux d'electròlit, destacant el potencial de petites quantitats de carbon black com una alternativa econòmica als col·lectors tradicionals d'alt cost. S'espera que aquests resultats contribueixin al desenvolupament de sistemes d'emmagatzematge d'energia més eficients i sostenibles, millorant la transició cap a fonts d'energia renovable i reduint els impactes ambientals. |
|---|