Greffage de molécules électroactives sur carbones activés pour le stockage électrochimique de l'énergie PDF Download
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Book Description
L’augmentation rapide de la consommation d’électricité dans les pays émergents oblige à produire cette énergie à partir de ressources polluantes et l’absence de dispositifs de stockage performants oblige à mettre en place des réseaux de distributions complexes. Parmi les principaux systèmes de stockage existants, les batteries se caractérisent par une densité d’énergie élevée et une faible puissance, tandis que les supercondensateurs ont une densité de puissance élevée, mais une faible densité d’énergie. Afin d’améliorer les performances des dispositifs, des efforts récents ont été fait pour concevoir de nouveaux systèmes hybrides combinant les avantages des batteries et des supercondensateurs. Une stratégie prometteuse consiste à introduire des molécules organiques électroactives à la surface des carbones activés couramment utilisés comme matériaux d’électrodes, pour ajouter une contribution faradique au stockage de la charge électrique. L’objectif de ce travail de thèse concerne précisément l’étude de l’impact du greffage de molécules sur les performances des matériaux composites obtenus. Des molécules électroactives en milieux aqueux et organiques ont été sélectionnées et différentes procédures de modification ont été testées afin de maximiser le taux de greffage Des carbones activés microporeux et mésoporeux ont été modifiés afin d’évaluer l’effet de la porosité du carbone sur le stockage électrochimique de l’énergie. Enfin, des poudres de carbones modifiées utilisées comme matériaux d’électrodes positive et négative ont été combinées et les performances du dispositif hybride ainsi obtenu ont été évaluées en termes de densité d’énergie et de puissance.
Book Description
L’augmentation rapide de la consommation d’électricité dans les pays émergents oblige à produire cette énergie à partir de ressources polluantes et l’absence de dispositifs de stockage performants oblige à mettre en place des réseaux de distributions complexes. Parmi les principaux systèmes de stockage existants, les batteries se caractérisent par une densité d’énergie élevée et une faible puissance, tandis que les supercondensateurs ont une densité de puissance élevée, mais une faible densité d’énergie. Afin d’améliorer les performances des dispositifs, des efforts récents ont été fait pour concevoir de nouveaux systèmes hybrides combinant les avantages des batteries et des supercondensateurs. Une stratégie prometteuse consiste à introduire des molécules organiques électroactives à la surface des carbones activés couramment utilisés comme matériaux d’électrodes, pour ajouter une contribution faradique au stockage de la charge électrique. L’objectif de ce travail de thèse concerne précisément l’étude de l’impact du greffage de molécules sur les performances des matériaux composites obtenus. Des molécules électroactives en milieux aqueux et organiques ont été sélectionnées et différentes procédures de modification ont été testées afin de maximiser le taux de greffage Des carbones activés microporeux et mésoporeux ont été modifiés afin d’évaluer l’effet de la porosité du carbone sur le stockage électrochimique de l’énergie. Enfin, des poudres de carbones modifiées utilisées comme matériaux d’électrodes positive et négative ont été combinées et les performances du dispositif hybride ainsi obtenu ont été évaluées en termes de densité d’énergie et de puissance.
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L'augmentation rapide de la consommation d'electricite dans les pays emergents oblige a produire cette energie a partir de ressources polluantes et l'absence de dispositifs de stockage performants oblige a mettre en place des reseaux de distributions complexes. Parmi les principaux systemes de stockage existants, les batteries se caracterisent par une densite d'energie elevee et une faible puissance, tandis que les supercondensateurs ont une densite de puissance elevee, mais une faible densite d'energie. Afin d'ameliorer les performances des dispositifs, des efforts recents ont ete fait pour concevoir de nouveaux systemes hybrides combinant les avantages des batteries et des supercondensateurs. Une strategie prometteuse consiste a introduire des molecules organiques electroactives a la surface des carbones actives couramment utilises comme materiaux d'electrodes, pour ajouter une contribution faradique au stockage de la charge electrique. L'objectif de ce livre concerne precisement l'etude de l'impact du greffage de molecules sur les performances des materiaux composites obtenus."
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L’intérêt du greffage moléculaire vis-à-vis des limitations en puissance des batteries et des limitations en énergie des supercondensateurs a été envisagé. Les propriétés morphologiques et électriques résultantes des fonctionnalisations covalente et non covalente de substrats carbonés, ont été évaluées et comparées. Afin de contrôler et d’optimiser le transfert électronique entre les différents constituants d’une électrode de batterie, l’implémentation de jonctions moléculaires à effet tunnel, a été envisagée. Afin d’augmenter l’énergie des supercondensateurs, un nouveau concept a été développé. Il est basé sur l’auto-fonctionnalisation redox nonperturbatrice, de carbones contenus dans des électrodes composites, durant le cyclage électrochimique ou durant l’étape de « calendar life », par un matériau actif redox organique contenu dans l’électrolyte. La diminution de l’épaisseur des électrodes de batteries Li est souvent utilisée comme moyen de compenser les faibles performances en puissance mais au détriment de l’énergie. Une alternative possible serait alors l’utilisation de molécules redox relais du matériau actif, dont la compensation de la charge ne mettrait pas en jeu les ions Li+.
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L'intégration des énergies renouvelables pour la production d'électricité impose une bonne maîtrise des flux énergétiques et le développement de nouveaux dispositifs de stockage de l'électricité est devenu un élément clé pour corriger l'intermittence des énergies éolienne et photovoltaïque. Parmi les dispositifs de stockage électrochimiques existants, les batteries se caractérisent par une grande densité d'énergie, mais souffrent d'une faible puissance, tandis que les supercondensateurs électrochimiques ont une faible densité d'énergie, mais conservent l'avantage d'une grande puissance. La difficulté à réunir ensemble puissance et énergie laisse vacant un large domaine du diagramme de Ragone, devenu la cible de nouveaux dispositifs hybrides. Une stratégie récente pour améliorer les performances des dispositifs de stockage consiste à greffer des molécules électroactives sur les matériaux d'électrodes, afin d'ajouter une contribution faradique au stockage. Cette approche modulaire permet de construire un matériau hybride sur mesure en fonction de l'application visée, mais la stratégie du greffage montre des limitations et des efforts restent à faire pour concilier les bonnes propriétés des molécules et du carbone, souvent utilisé pour cette application. Au cours de cette thèse, l'impact des propriétés de texture de matériaux carbonés poreux sur la modification chimique d'électrodes de supercondensateurs a été étudié afin de rationaliser la sélection des carbones et améliorer l'intégration des molécules. Dans cette perspective, le greffage du liant, jusqu'à présent considéré comme une masse "morte", sera considéré comme une alternative au greffage du carbone.
Author: Kosuke Izutsu Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 9783527629169 Category : Science Languages : en Pages : 432
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An excellent resource for all graduate students and researchers using electrochemical techniques. After introducing the reader to the fundamentals, the book focuses on the latest developments in the techniques and applications in this field. This second edition contains new material on environmentally-friendly solvents, such as room-temperature ionic liquids.
Author: Hubert H. Girault Publisher: CRC Press ISBN: 1439807841 Category : Science Languages : en Pages : 448
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The study of electrochemistry is pertinent to a wide variety of fields, including bioenergetics, environmental sciences, and engineering sciences. In addition, electrochemistry plays a fundamental role in specific applications as diverse as the conversion and storage of energy and the sequencing of DNA. Intended both as a basic course for un
Author: Angel A. J. Torriero Publisher: Springer ISBN: 331913485X Category : Science Languages : en Pages : 358
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This set of two books dedicated to presenting the latest novel and advanced research from around the world in this exciting area. These books highlight the important properties of electrochemistry in ionic liquids – as opposed to the more commonly used aqueous and organic environments – and the many applications. Readers will find 20 chapters gathered in two books: The first volume critically discusses electrode-electrolyte interfacial processes, reference electrodes, ultramicroelectrode voltammetry and scanning electrochemical microscopy, semi-integral and convolution voltammetry, and small-angle X-ray scattering coupled with voltammetry. The structure and properties of protic ionic liquids, deep-eutectic solvents, task-specific ionic liquids, polymeric ion gels, and lithium-ion solvation, useful for electrochemical application is also critically discussed The second volumes major topics covered in this book include electrodeposition and electroless deposition, voltammetry of adhered microparticles, electrochemistry of organic and organometallic compounds, electrocatalytic reactions, oxygen reduction reaction, ionic liquids in surface protection and lubrication, current industrial application of ionic liquids, and challenges, issues and recycling methods of ionic liquids in industrial developments.
Author: Lisa H. WEASEL Ph.D. Publisher: AMACOM Div American Mgmt Assn ISBN: 0814401783 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 258
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More than ten years ago, the first genetically modified foods took their place on the shelves of American supermarkets. But while American consumers remained blissfully unconcerned with the new products that suddenly filled their kitchens, Europeans were much more wary of these “Frankenfoods.” When famine struck Africa in 2002, several nations refused shipments of genetically modified foods, fueling a controversy that put the issue on the world's political agenda for good. In Food Fray, esteemed molecular biologist Dr. Lisa H. Weasel brings readers into the center of this debate, capturing the real-life experiences of the scientists, farmers, policymakers and grassroots activists on the front lines. Here she combines solid scientific knowledge and a gripping narrative to tell the real story behind the headlines and the hype. Seminal and cutting-edge, Food Fray enlightens and informs and will allow readers to make up their own minds about one of the most important issues facing us today.
Author: Jef Caers Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1119998719 Category : Science Languages : en Pages : 294
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Modeling Uncertainty in the Earth Sciences highlights the various issues, techniques and practical modeling tools available for modeling the uncertainty of complex Earth systems and the impact that it has on practical situations. The aim of the book is to provide an introductory overview which covers a broad range of tried-and-tested tools. Descriptions of concepts, philosophies, challenges, methodologies and workflows give the reader an understanding of the best way to make decisions under uncertainty for Earth Science problems. The book covers key issues such as: Spatial and time aspect; large complexity and dimensionality; computation power; costs of 'engineering' the Earth; uncertainty in the modeling and decision process. Focusing on reliable and practical methods this book provides an invaluable primer for the complex area of decision making with uncertainty in the Earth Sciences.
Author: Estelle Lebègue
Author: Estelle Lebègue
Author: Estelle Lebègue
Author: 
Author: Lénaïc Madec
Author: Corentin Benoit
Author: Kosuke Izutsu
Author: Hubert H. Girault
Author: Angel A. J. Torriero
Author: Lisa H. WEASEL Ph.D.
Author: Jef Caers