Χωρητικές ιδιότητες ηλεκτροχημικών συστημάτων για ενεργειακές εφαρμογές

Χωρητικές ιδιότητες ηλεκτροχημικών συστημάτων για ενεργειακές εφαρμογές (EL)

Μπιτσάνης, Χρήστος (EL)

Bitsanis, Christos (EN)

Δέτση, Αναστασία (EL)

ntua (EL)

Καραντώνης, Αντώνης (EL)

Αργυρούσης, Χρήστος (EL)

bachelorThesis

2021-07-13

2021-09-28T09:27:16Z

Το αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η σύνθεση και η μελέτη ηλεκτροδίων με υψηλές τιμές ειδικής χωρητικότητας για την εφαρμογή τους σε ηλεκτροχημικούς υπερπυκνωτές. Η σύνθεση των ηλεκτροδίων πραγματοποιήθηκε με ηλεκτροχημικές μεθόδους. Η κύρια τεχνική που αξιοποιήθηκε ήταν η μέθοδος της κυκλικής βολταμετρίας αλλά χρησιμοποιήθηκε επίσης η γαλβανοστατική και η ποτενσιοστατική μέθοδος. Επιπλέον, εκτός από την σύνθεση των διαφόρων υλικών δόθηκε σημασία στο υπόστρωμα στο οποίο λαμβάνει χώρα η σύνθεση, επηρεάζοντας έτσι την μορφολογία της επιφάνειας και την σταθερότητα των ηλεκτροδίων. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στην μορφολογία της επιφάνειας που προκύπτει ανάλογα με την μέθοδο και τις συνθήκες της σύνθεσης. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκε η σύνθεση της πολυανιλίνης (PAni) σε σύρμα μικρής διατομή λευκοχρύσου και η δημιουργία αφρού μετάλλων με έμφαση το νικέλιο. Επιπλέον, μελετήθηκαν δύο υποσχόμενα μεταλλικά οξείδια αυτό του μαγγανίου και αυτό του μολυβδενίου. Τα οξείδια του μαγγανίου χρησιμοποιούνται ως υλικά για την ανάπτυξη του θετικού ηλεκτροδίου, δηλαδή του ηλεκτροδίου που κατά την εκφόρτιση του πυκνωτή ανάγεται. Τα οξείδια του μολυβδενίου χρησιμοποιούνται ως υλικά για την ανάπτυξη του αρνητικού ηλεκτροδίου, δηλαδή του ηλεκτροδίου που κατά την εκφόρτιση του πυκνωτή οξειδώνεται. Και τα δύο υλικά συντέθηκαν σε διάφορα υποστρώματα, όπως τα ανθρακονήματα και το ανοξείδωτο ατσάλι. Στα οξείδια του μολυβδενίου δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση καθώς αποτελούν ένα υποσχόμενο υλικό για την ανάπτυξη των αρνητικών ηλεκτροδίων, τα οποία σαν κατηγορία είναι σημαντικά πιο περιορισμένη ως προς τις διαθέσιμες επιλογές. Μετά τη σύνθεση των ηλεκτροδίων, ακολουθεί χαρακτηρισμός τους με τη μέθοδο της κυκλικής βολταμετρίας, με καμπύλες φόρτισης - εκφόρτισης αλλά και με την μέθοδο της ηλεκτροχημικής φασματοσκοπίας εμπέδησης. Οι ηλεκτρολύτες που χρησιμοποιούνται για αυτό τον σκοπό περιορίζονται σε υδατικά διαλύματα, καθώς ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι επικεντρωμένος στα υλικά των ηλεκτροδίων. Συμπερασματικά, προκύπτει ότι τα οξείδια των μεταλλών μετάπτωσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη τόσο του θετικού όσο και του αρνητικού ηλεκτροδίου ενός υπερπυκνωτή. Μάλιστα, οι συνθήκες σύνθεσης και η μορφή της επιφάνειας τους, μπορεί να δώσει μεγάλες τιμές ειδικής χωρητικότητας, καθιστώντας τα υλικά που θα μπορούσαν να βρουν εφαρμογή στην κατασκευή υπερπυκνωτών. (EL)

Ηλεκτροχημεία (EL)

Υπερπυκνωτές (EL)

Οξείδια του μολυβδαινίου (EL)

Μεταλλική αφροί (EL)

Οξείδια του μαγγανίου (EL)

Metal foams (EN)

Manganese oxides (EN)

Molybdenum oxides (EN)

Electrochemistry (EN)

Supercapacitors (EN)

Ελληνική γλώσσα

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ). Εργαστήριο Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (EL)

http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/

Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Ψηφιακό Αποθετήριο της Κεντρικής Βιβλιοθήκης του ΕΜΠ | Dspace@NTUA

Κεντρική Βιβλιοθήκη Ε.Μ.Π.

Ιδρυματικό Αποθετήριο

Διπλωματικές Εργασίες