Supercondensateurs carbone/carbone dans des électrolytes aqueux très concentrés. Effet de la concentration et du sel dans le mécanisme de charge.
La plupart des condensateurs électrochimiques ou supercondensateurs disponibles dans le commerce utilisent des carbones activés comme électrodes et des électrolytes organiques. L électrolyte organique contient de l acétonitrile qui est fortement inflammable et toxique. Pour ces raisons, des stratégi...
Uloženo v:
| Hlavní autor: | |
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| Další autoři: | , , , , , , |
| Médium: | Thèse numérique |
| Jazyk: | Français |
| Vydáno: |
2022.
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| Témata: | |
| On-line přístup: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2022ORLE1034_va.pdf http://www.theses.fr/2022ORLE1034/abes https://theses.hal.science/tel-04145417 |
| Poznámka: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Pascal Brault (Président du jury) ; Hubert Perrot, Nathalie Poirot, Michaël Deschamps (Membre(s) du jury) ; Christel Laberty-Robert, Jesús Santos Peña (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Carbon/carbon supercapacitors in highly concentrated aqueous electrolytes. Effect of concentration and salt composition in the charging mechanism. |
| Shrnutí: | La plupart des condensateurs électrochimiques ou supercondensateurs disponibles dans le commerce utilisent des carbones activés comme électrodes et des électrolytes organiques. L électrolyte organique contient de l acétonitrile qui est fortement inflammable et toxique. Pour ces raisons, des stratégies doivent être trouvées pour développer des systèmes qui répondent aux exigences sociétales, notamment en termes d environnement et de sécurité. C est pourquoi, la voie de recherche suivie dans ces travaux de thèse a visé à développer des supercondensateurs dans un milieu électrolytique aqueux, plus respectueux de l environnement et peu coûteux. Nous avons étudié en détail une famille d électrolytes à très haute concentration appelés aussi water-in-salt . En particulier, nous nous sommes intéressés à des solutions avec des sels avec des cations alcalins et des anions carboxylate à très forte concentration. Pour égaler les performances a niveau d énergie et de puissance obtenues avec des électrolytes organiques, il est essentiel d optimiser la capacité et/ou la tension de travail dans ce milieu électrolytique très peu exploré. Pour cela, il est nécessaire d abord d observer et comprendre les phénomènes qui ont lieu à l interface électrode/électrolyte. Nous avons donc combiné la caractérisation électrochimique avec la résonance magnétique nucléaire (RMN). Ces outils nous ont permis de comprendre la structure de l électrolyte et la répartition des espèces (eau, ions) à l intérieur des pores en fonction de l électrode et du potentiel appliqué. Nous avons constaté que la concentration de l électrolyte et sa composition chimique affectent sa structure, expliquant ainsi le mécanisme de charge à l interphase électrode/électrolyte pendant le fonctionnement du supercondensateur. Most commercially available electrochemical capacitors or supercapacitors use activated carbons as electrodes and organic electrolytes. The organic electrolyte contains acetonitrile which is highly flammable and toxic. For these reasons, strategies must be found to develop systems that meet societal requirements, especially in terms of environment and safety. Therefore, the research direction followed in this thesis work aimed at developing supercapacitors in environmentally friendly and low cost aqueous electrolyte media. We have studied in detail a family of very highly concentrated electrolytes also called "water-in-salt". In particular, we were interested in salts based on alkaline cations and carboxylate anions.To reach the energy and power performances obtained with organic electrolytes, it is essential to optimize the capacity and/or the operating voltage in this fairly studied electrolytic medium. For achieving this, it is necessary to observe and understand the phenomena that occur at the electrode/electrolyte interface. For that purpose we have combined electrochemical characterization with nuclear magnetic resonance (NMR). These tools allowed us to understand the structure of the electrolyte and the distribution of moieties (water, ions) inside the pores according to the electrode and the applied potential. We have found that the concentration of the electrolyte and its chemical composition affect its structure and this drives the charging mechanism at the electrode/electrolyte interphase during the supercapacitor operation. |
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| Popis jednotky: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Pascal Brault (Président du jury) ; Hubert Perrot, Nathalie Poirot, Michaël Deschamps (Membre(s) du jury) ; Christel Laberty-Robert, Jesús Santos Peña (Rapporteur(s)) |
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