Thèses sur le sujet « Ionic transport properties correlations »
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Pung, Hélène. « Cristaux liquides ioniques thermotropes : Relations structure/propriétés de transport ionique ». Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALV007.
Texte intégralRésumé :
Développer des études multi-échelles spatiales (nano/méso/micro-macroscopiques) et temporelles est crucial pour comprendre, maîtriser et piloter les relations liant la structure aux propriétés de transport ionique de matériaux fonctionnels hiérarchiquement auto-assemblés. C’est selon ces lignes de force que ce travail exploratoire se positionne pour relever les défis scientifiques associés. Il vise notamment à rassembler des éléments de compréhension pour générer de familles d'électrolytes à conduction (cat/an)ionique ajustables de par leur conception et pouvant être mises en œuvre par des processus robustes d'élaboration qui autoriseront leur intégration dans des dispositifs de conversion et stockage électrochimique de l’énergie plus efficaces. Les familles modèles de la matière molle (fonctionnelle) électrolytique choisies sont les Cristaux Liquides Ioniques Thermotropes (CLITs) qui combinent synergétiquement l’autoassemblage hiérarchique dynamique à travers différentes échelles à des facultés d’autoréparation pour encoder un transport ionique de dimensionnalité (quasi-1D/quasi-2D/3D) contrôlée. L’ingénierie moléculaire, la synthèse et l’étude de familles modèles de ces conducteurs (an/cat)ioniques (A/C)-CLITs stimuli-sensibles sont ainsi présentés et discutés dans ce travail de recherche.L’étude de l’organisation supramoléculaire d’une famille modèle de C-CLITs conducteurs des cations K+ et Na+ décrit i) une mésophase Cubique bicontinue (Cubbi) à symétrie Ia3d monotrope (c’est-à-dire qui se développe seulement lors de la première montée en température) et ii) une mésophase Colonnaire hexagonale (Colhex), sièges respectifs de processus de transport 3D et quasi-1D. Les parties ioniques polaires constituent le cœur des colonnes et les chaînes aliphatiques la périphérie de celles-ci. L’étude expérimentale et la modélisation du confinement des porteurs de charges au sein d’une famille modèle d’A-CLITs C18C18Im+/X- (X- = Br-, I-, N(CN)2-), formant des mésophases Smectiques A interdigitées (SmAd sièges d’un transport ionique anisotrope quasi-2D), révèlent un régime de nanoconfinement des anions soumis à des interactions électrostatiques au sein des sous-couches polaires (épaisseur de ca. 1 nm) de leur organisation lamellaire. L’étude de ces CLITs aborde ainsi l’impact fonctionnel de la mosaïcité, c’est-à-dire de la coexistence de domaines mésomorphes présentant des orientations et tailles différentes sur le transport ionique.Une première description expérimentale directe a permis de décrire le rôle de cette mosaïcité dynamique à la fois i) sur l’organisation à longue distance de domaines mésomorphes et ii) sur le transport ionique à l’échelle méso-/macro-scopique. Au sein des mésophases formées par le C-CLIT conducteur du cation K+, la mésophase Cubbi présente des valeurs de conductivité deux ordres de grandeur plus importantes que celles liées à la mésophase Colhex. La mésophase Cubbi ne nécessitant pas de stratégies spécifiques de gestion des défauts (faible densité de défauts/d’interfaces homophasiques), les sous-domaines polaires peuvent y percoler efficacement selon un mécanisme intrinsèquement 3D. L’ordre à longue distance des domaines dynamiques mésomorphes SmAd de l’A-CLIT C18C18Im+/N(CN)2-, induit par l’application d’un stimulus externe (un champ magnétique de 1 T), se traduit par une augmentation de ca. 1.6x la taille moyenne des domaines mésomorphes (de 92 à 145 nm) à 80°C. Du fait de la réduction du désordre et du nombre d’interfaces homophasiques (pouvant pénaliser le transport des anions), une augmentation naturelle (attendue) des valeurs de conductivités d’un facteur ca. x2.6 (9 à 25 µS·cm-1) est observée.In fine, les CLITs, matériaux électrolytiques 2.0 encodant propriétés de transport ionique et faculté (bio-inspirée) d’auto-assemblage/réparation dynamique, se positionnent comme une classe originale de matériaux fonctionnels stimuli-sensibles pour le stockage et la conversion électrochimique de l’énergieDeveloping multi-scale spatial (nano/meso/micro-macroscopic) and temporal studies is crucial to understand, control, and pilot the relationships linking the structure to the ionic transport properties of hierarchically self-assembled functional materials. It is along these research lines that this exploratory work is positioned to meet their associated scientific challenges. It aims in particular to bring together elements of understanding for designing families of electrolytes with tuneable-by-design (cat/an)ionic conductivity levels and that can be implemented by reliable manufacturing processes to authorize their scalable integration into more efficient electrochemical energy conversion and storage devices. The scrutinized model families of soft-matter electrolytes are Thermotropic Ionic Liquid Crystals (TILCs), which synergistically combine dynamic hierarchical self-assembly with self-healing functionalities to encode dimensionality (quasi-1D/ quasi-2D/3D) controlled ionic transport. This research work presents and discusses the molecular engineering, syntheses and detailed studies of these model stimuli-responsive (An/Cat)ionic (A/C)-TILCs conductors.The study of the supramolecular organization of a model family of K+ and Na+ cation-conducting C-TILCs has unravelled i) a monotropic (i.e. which develops only during of the first heating scan) bicontinuous Cubic mesophase (Cubbi) with an Ia3d symmetry and ii) a hexagonal Columnar mesophase (Colhex), encoding 3D and quasi-1D transport processes, respectively. Polar ionic sub-domains are localized at the heart of the columns decorated at their periphery by aliphatic chains. The experimental study and modelling of the confinement of charge carriers within a model family of C18C18Im+/X- (X= Br-, I-, N(CN)2-) A-TILCs forming interdigitated Smectic A mesophases (SmAd are hosting quasi-2D anisotropic ionic transport) reveals a regime of nanoconfinement of anions subjected to electrostatic interactions within the ca. 1 nm-"thick" polar sub-layers within their lamellar organizations. The study of these TILCs thus addresses the functional impact of mosaicity, i.e. how the coexistence of mesomorphic domains presenting different orientations and sizes is impacting ionic transport.A first direct experimental description allows to describe the role of this dynamic mosaicity both i) on the long-range organization of mesomorphic domains and ii) onto ion transport at the meso-/macro-scopic scale. Within mesophases formed by the K+-cation conducting C-TILC, the Cubbi mesophase presents conductivity values two orders of magnitude greater than those associated to the Colhex mesophase. As the Cubbi mesophase does not require specific defect management strategies (low density of defects/homophasic interfaces), it turns out that polar subdomains can thus percolate efficiently according to an intrinsically 3D mechanism. In contrast, the long-range ordering of the (dynamic) SmAd mesomorphic domains of the C18C18Im+/N(CN)2- A-TILC, induced by the application of an external stimulus (here, a magnetic field of 1 T), results in a ca. x1.6 increase (from 92 to 145 nm) of the average size of mesomorphic domains at 80°C. Due to the reduction of the disorder and of the number of homophasic interfaces (which can penalize the transport of anions), a natural (expected) increase in conductivity values by a factor ca. x2.6 (9 to 25 µS·cm-1) is observed.Ultimately, TILCs, i.e. 2.0 electrolytic materials encoding ionic transport properties and (bioinspired) dynamic self-assembly/repairing functionalities, are consisting in an original class of stimuli-sensitive functional materials for the electrochemical conversion and storage of energy
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Jain, P. « Ionic liquids : hydrophobicity, enthalpic effects accompanying ionic interactions and their transport properties ». Thesis(Ph.D.), CSIR-National Chemical Laboratory, Pune, 2017. http://dspace.ncl.res.in:8080/xmlui/handle/20.500.12252/4353.
Texte intégral
3
O'Callaghan, Michael Patrick. « Structure and ionic transport properties of lithium-conducting garnets ». Thesis, University of Nottingham, 2008. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.493341.
Texte intégralRésumé :
This thesis describes the synthesis and characterisation of three related series of lithium-containing garnets. All compounds have been synthesised by conventional solid-state ceramic methods at temperatures up to 960 °C.
4
Koronaios, Peter. « Studies of transport and thermodynamic properties of ionic liquids ». Thesis, University of Southampton, 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.243047.
Texte intégral
5
Hu, Zhonghan. « Transport properties, optical response and slow dynamics of ionic liquids ». Diss., University of Iowa, 2007. http://ir.uiowa.edu/etd/160.
Texte intégral
6
Al-Zubaidi, Hussein A. « The transport properties of cation exchange membranes in bi-ionic forms ». Thesis, University of Glasgow, 1986. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.236019.
Texte intégral
7
Liu, Jingjing. « Mass transport and electrochemical properties of La2Mo2O9 as a fast ionic conductor ». Thesis, Imperial College London, 2010. http://hdl.handle.net/10044/1/5566.
Texte intégralRésumé :
La2Mo2O9, as a new fast ionic conductor, has been investigated widely due to its high ionic conductivity which is comparable to those of the commercialized materials. However, little work has been reported on the oxygen transport and diffusion in this candidate electrolyte material. The main purpose of this project was to investigate oxide ion diffusion in La2Mo2O9 and also the factors which could affect oxygen transport properties. Oxygen isotope exchange followed by Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) measurements were employed to obtain oxygen diffusion profiles. A correlation between oxygen ion transport and the electrochemical properties such as ionic conductivity was built upon the Nernst Einstein equation relating the diffusivity to electrical conductivity. In-situ neutron diffraction and AC impedance measurements were designed and conducted to investigate the correlation between crystal structure and oxygen transport in the bulk materials. Other techniques, such as synthesis, microstructure studies, and thermal analysis were also adopted to study the electrochemical properties of La2Mo2O9. The results of the study on the effects of microstructure on oxygen diffusion in La2Mo2O9 revealed that the grain boundary component played a significant role in electrochemical performance, although the grain size seemed to have little influence on oxygen transport. The oxygen isotope exchange in 18O2 was successfully carried out by introducing a silver coating on the sample surface, which solved the main difficulty in applying oxygen isotope exchange on pure ionic conductors. The ionic conductivity obtained from the diffusion coefficients was consistent with the result from AC impedance spectroscopy. The number of mobile oxygen ions was estimated to be 5 per unit cell. There was a difference of oxygen self diffusion coefficient when the isotope exchange was conducted in 18O2 and H2 18O. The activation energy of oxygen diffusion in humidified atmosphere was higher than that measured in dry atmosphere. It indicated that the humidified atmosphere had affected oxygen transport in the material. The studies on hydroxyl incorporation and transport explained the decreased oxygen diffusion coefficients in wet atmosphere and also suggested proton conductivity in La2Mo2O9, which leads to further investigation on applications of La2Mo2O9 as a proton conductor. In-situ neutron diffraction and AC impedance measurement revealed a close relationship between crystal structure and ionic conductivity. The successful application of this technique provides a new method to simultaneously investigate crystal structure and electrical properties in electro-ceramics in the future.
8
Lankhorst, Martijn Henri Richard. « Thermodynamic and transport properties of mixed ionic-electronic conducting perovskite-type oxides / ». Online version, 1997. http://bibpurl.oclc.org/web/21054.
Texte intégral
9
Badarayani, R. D. « Effect of ionic solutes on amino acids and peptides from thermodynamic, volumetric and transport studies : experiments and correlations ». Thesis(Ph.D.), CSIR-National Chemical Laboratory, Pune, 2003. http://dspace.ncl.res.in:8080/xmlui/handle/20.500.12252/2887.
Texte intégral
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Jaweesh, Mahmoud. « Correlations between fluviatile sandstone lithofacies and geochemical properties and their importance for groundwater contaminant transport ». Thesis, University of Birmingham, 2018. http://etheses.bham.ac.uk//id/eprint/8170/.
Texte intégralRésumé :
Reactive groundwater contaminant transport is dependent upon hydraulic and geochemical property distributions. The aim of this research was to determine, for an example fluvial sandstone: (i) the degree of correlation between geochemical property values and lithofacies (LFs); and (ii) the effect of the correlations on reactive solute transport. A 60 m core from the carbonate-cemented, red-bed Triassic Sherwood Sandstone Group was examined. Five fluvial LFs were identified, in fining upwards cycles from a channel lag sandstone (LF5) to a low energy mudstone (LF1). The main geochemical properties investigated were carbonate content, oxide content, sorption capacity, cation exchange capacity (CEC) and selectivity coefficient; Surface area and colour were also studied. There is a clear distinction in carbonate content, CEC, selectivity coefficient and Fe and Mn oxide content between LF1 and LF2, the ‘mud’ LFs, and the matrix of LF3, LF4 and LF5, the ‘sand’ LFs. In addition, the pellets change the bulk geochemical properties of the sand LF units. Modelling indicated that the pellets can affect solute mobility significantly. Selectivity coefficients show a possible depth zoning. Distribution parameter values obtained characterize the sequence for geochemical modelling and uncertainty estimation. Oxide coating thickness was estimated at about 100nm. CEC was found to be well-correlated with surface area. Colour/Fe/Mn content correlations suggest a possibility in future to use colour logging to indicate oxide content and possibly even surface area and CEC. As the sequence examined appears typical of many red-bed fluvial sequences, it is suggested that the findings may also be typical of other similar continental sandstones.
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Every, Hayley A. (Hayley Ann) 1973. « An NMR diffusion study of the transport properties in novel electrolytes ». Monash University, Dept. of Materials Engineering, 2001. http://arrow.monash.edu.au/hdl/1959.1/8796.
Texte intégral
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Pavlin, Tina, et John Georg Seland. « Dynamic correlations between susceptibility gradients and T 2 -relaxation as a probe for wettability properties of liquid saturated rock cores ». Universitätsbibliothek Leipzig, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-186426.
Texte intégralRésumé :
We explore the use of correlations between susceptibility gradients, G0, and T2-relaxation (G0-T2), and show how the difference in response for oil and water with respect to G0 can be used for improved characterization of wettability of the internal surface in porous rock cores.
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Spohr, Heidrun Veronika. « The influence of molecular ion characteristics on room temperature ionic liquid structure and transport properties ». Thesis, University of British Columbia, 2010. http://hdl.handle.net/2429/25269.
Texte intégralRésumé :
Room temperature ionic liquids (RTILs) are pure, organic salts, that are liquid at ambient
temperatures. RTILs are highly customizable, with a wide choice of ion types and varying
substituents. The customizability of RTILs also poses the greatest challenge, rational design
of liquid properties from molecular structure.
The influence of RTIL ion characteristics on liquid structure and transport properties is
systematically investigated employing molecular dynamics simulations. The characteristics
investigated include size disparity, ion charges that are displaced from the center of mass,
and variation of the cation-anion charge separation σ'(+−). Different simple spherical ionic
liquid models are developed that isolate each of these characteristics.
Statistical mechanical analysis shows that more size disparate models have decreased
coordination numbers, the diffusion coefficients and electrical conductivity increase, and the
viscosity decreases. The effects of size disparity can be canceled to a large extent by decreasing σ'(+−). An increasing displacement of the ion charge leads to the formation of directional
ion pairs of increasing strength. Weak pairing results in non-uniform ion distributions and
reduced caging, with similar liquid property trends as size disparate systems. A large charge
displacement and short σ'(+−) leads to increasing numbers of strong, long-lived directional
ion pairs that dominate the liquid behavior. Increasing viscosities and decreasing electrical
conductivities are observed in this regime. The temperature behavior of the ionic liquid
models deviates from linear Arrhenius behavior, especially for the conductivity. The relationship between diffusion and viscosity conforms to the fractional Stokes-Einstein equation.
The qualitative conclusions of our calculations suggest the utilization of ions with moderate
charge displacement, and large size disparities, for desired low-viscosity RTILs with large
ion mobilities.
Mixtures of water with ionic liquid models generally show increased diffusion coefficients
and electrical conductivities, and decreased viscosities. The increased mobility of the ions
can be mainly ascribed to dynamical effects due to light water replacing heavy ions in the ion
coordination shell. We observe deviating behavior when water can form strong, directional
interactions with at least one ion, in the case of small, or of strongly charge displaced ions.
In both cases the viscosity increases with increasing water concentration.
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Pavlin, Tina, et John Georg Seland. « Dynamic correlations between susceptibility gradients and T 2 -relaxation as a probe for wettability properties of liquid saturated rock cores ». Diffusion fundamentals 14 (2010) 8, S. 1-4, 2010. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A13857.
Texte intégralRésumé :
We explore the use of correlations between susceptibility gradients, G0, and T2-relaxation (G0-T2), and show how the difference in response for oil and water with respect to G0 can be used for improved characterization of wettability of the internal surface in porous rock cores.
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Schneider, Susanne. « Synthesis and functional properties of triarylamine self-assemblies in conducting devices : electronic, ionic, and water transport systems ». Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAF037.
Texte intégralRésumé :
Ce projet de thèse étudie la synthèse et les propriétés des triarylamines pour le transport d'électrons, d'ions ou de molécules d'eau, en se basant sur les propriétés d'auto-assemblage et de conductivité de certaines triarylamines, récemment découvertes par notre équipe. La thèse débute par une introduction sur la chimie supramoléculaire et les polymères supramoléculaires, et aborde ensuite dans son deuxième chapitre la synthèse et les propriétés d'analogues macrocycliques de triarylamine présentant des propriétés électromagnétiques intéressantes. Dans le chapitre suivant, ce travail de thèse explore l'applicabilité des triarylamines pour le transport biomimétique des ions métalliques et des molécules d'eau à travers des membranes de bicouches lipidiques. Le dernier chapitre de cette thèse s'intéresse ensuite à la fabrication de surfaces conductrices organiques / inorganiques hybrides par dopage de surfaces non conductrices avec des assemblages de triarylaminesBased on the navel and highly interesting self-assembly properties found for certain triarylamines, together with the resulting conducting properties, this PhD project investigates the synthesis and properties of triarylamines towards the transport of electrons, ions or water molecules. The thesis starts with an introduction on supramolecular chemistry and supramolecular polymers, and then discuss in its second chapter the synthesis and properties of macrocyclic triarylamine analogues with interesting electromagnetic properties. ln the following third chapter this thesis work explores the applicability of triarylamines towards the biomimetic transport of metal ions and water molecules through lipid bilayer membranes. The last chapter of this thesis then deals with the fabrication of hybrid organic/inorganic conducting surfaces through doping of non-conducting surfaces with triarylamine assemblies
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Dalslet, Bjarke Thomas. « Measurement and modelling of the defect chemistry and transport properties of ceramic oxide mixed ionic and electronic conductors ». Enschede : University of Twente [Host], 2008. http://doc.utwente.nl/58912.
Texte intégral
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Huang, Mantao. « Voltage control of electrical, optical and magnetic properties of materials by solid state ionic transport and electrochemical reactions ». Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2020. https://hdl.handle.net/1721.1/127898.
Texte intégralRésumé :
Thesis: Ph. D., Massachusetts Institute of Technology, Department of Materials Science and Engineering, May, 2020Cataloged from the official PDF of thesis.
Includes bibliographical references (pages 139-153).
Reversible post-fabrication control of material properties enables devices that can adapt to different needs or environmental conditions, and brings additional levels of functionality, paving the way towards applications such as reconfigurable electronics, reconfigurable antennas, active optical devices and energy efficient data storage. One promising way of achieving the controllability is through solid-state ionic transport and electrochemical reactions in thin film structures, where the properties of materials can be electrically controlled by a gate voltage in an addressable way. Here we explore using such ionic gating method to control the electrical, optical and magnetic properties of solid-state thin film layers, and show that large modification can be achieved for a wide range of properties. We demonstrate a new type of three terminal resistive switching device where the resistivity of a thin film conductive channel can be controlled by a gate voltage. We demonstrate solid-state ionic gating of the optical properties of metals and oxides and show the versatility of the approach by implementing voltage-controlled transmission, thin film interference, and switchable plasmonic colors. We also show that the approach allows for voltage control of ferrimagnetic order, demonstrating voltage induced 180-degree switching of the Néel vector, as a new way of magnetic bit writing. These findings extend the scope of voltage programmable materials and provide insights into the mechanisms of voltage controlled material properties by solid-state ionic transport and electrochemical reactions.
by Mantao Huang.
Ph. D.
Ph.D. Massachusetts Institute of Technology, Department of Materials Science and Engineering
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Caballero, Suárez Olga Liliana. « Effects of ion correlations in high density plasmas neutrino scattering and transport properties in supernovae and neutron star crusts / ». [Bloomington, Ind.] : Indiana University, 2008. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3337248.
Texte intégralRésumé :
Thesis (Ph.D.)--Indiana University, Dept. of Physics, 2008.Title from PDF t.p. (viewed on Jul 29, 2009). Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 69-12, Section: B, page: 7583. Adviser: Charles J. Horowitz.
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Hamidi, Sakr Amer. « Thin films of polythiophenes oriented by epitaxy and high-temperature rubbing : correlations with optical, charge-transport and thermoelectrical properties ». Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAE019.
Texte intégralRésumé :
Le but de cette thèse est d'étudier l'effet de l’alignement et le contrôle de la morphologie de films minces de polythiophènes et de les corréler avec les propriétés optiques, de transport de charges et thermoélectriques. Puisque les polymères semiconducteurs sont intrinsèquement anisotropes, il est essentiel de les aligner afin de comprendre leur propriétés. Cette étude a été réalisée en employant deux techniques qui ont permises d’obtenir des films minces orientés. Le brossage à haute température et la cristallisation épitaxiale directionnelle (CED) ont conduit à des films de polythiophène hautement orientés avec des paramètres d'ordre allant jusqu'à 0.87 et des taux de crystallinité jusqu'à 65%. La technique de brossage nous a permis de contrôler avec précision les tailles des domaines cristallins dans des films de P3HT brossés. Par cette méthode, nous avons pu également déterminer les températures de fusion à l'équilibre de différents poly(3-alkyl-thiophène). Nous avons appris que la largeur de bande du couplage excitonique W dépend des dimensions des cristaux dans les films minces brossés. Cette étude à aussi montrer l’importance de la planarité des chaînes pontant les domaines cristallins à travers les zones amorphes sur les propriétés de transport de charges. Nous avons également mis en évidence la morphologie particulière du poly (3-butylthiophène) (P3BT) et le rôle des groupements butyles. La méthode de cristallisation epitaxialle a été utilisée pour orienter des films de poly(3-dioctylphenyl-thiophène) (PDOPT). Nous avons examiné l'effet de la masse moléculaire du PDOPT sur le degré de cristallinité et l'alignement. Ceci nous a permis de proposer un modèle structural montrant l’absence de pi-stacking dans ce polythiophène. Finalement, nous proposons une méthode en deux étapes d’élaboration de films minces conducteurs alignés. Le brossage des films puis le dopage des polymères semiconducteurs de type-P a permis d’obtenir des propriétés thermoélectriques anisotropes améliorées.Cette thèse démontre l'importance du contrôle de la morphologie et de l'alignement des polymères semiconducteurs et conducteurs pour comprendre leurs propriétés fortement anisotropesThe aim of this thesis is to study the effect of alignment and morphological control on polythiophene thin films and to correlate this control with the optical, charge transport and thermoelectric properties. Since semiconducting polymers are inherently anisotropic by nature, studying these polymers in the aligned state was essential to understand their properties. This study could be achieved by employing two techniques that are successful in orienting polymers in thin films. High-temperature rubbing (HTR) along with directional epitaxial crystallization (DEC) produced highly oriented polythiophene thin films with order parameters reaching 0.87 and crystallinities up to 65%. HTR was a successful method to control crystal sizes in rubbed poly(3-hexyl-thiophene) P3HT films. By this method, the equilibrium melting temperatures of other poly(3-alkyl-thiophene) P3ATs were calculated. We learned that the free excitonic bandwidth depends on the crystal dimensions in the rubbed thin films. We also learned that the planarity of tie-chains linking consecutive crystalline domains plays a very important role in field-effect mobility. We also discuss the peculiar morphology of poly(3-butyl-thiophene) (P3BT) and the role of the butyl side groups. Then DEC method was proposed to orient poly(3-dioctylphenyl-thiophene) (PDOPT) thin films. We examined the effect of molecular weight of PDOPT on the level of crystallinity and alignment. Consequently, this relation provided fundamental information that helped us refine the crystal structure of PDOPT. Finally, a versatile method to produce highly aligned conducting polymers was proposed. HTR followed by P-type doping proved to be an excellent way to produce highly aligned conducting thin films with enhanced thermoelectric properties. This thesis brings value to the importance of morphology control and the alignment of semiconducting thin films to understand the various properties of these highly anisotropic systems
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Ma, Kefeng. « Correlations between structure and phase-properties of phosphonium salts ionic liquid crystals and media for stereoselective brominations and solutue structural studies by NMR spectroscopy ». Connect to Electronic Thesis (CONTENTdm), 2009. http://worldcat.org/oclc/458544853/viewonline.
Texte intégral
21
Eiden, Philipp [Verfasser], et Ingo [Akademischer Betreuer] Krossing. « Chemistry in ionic liquids and prediction of their transport properties = Chemie in ionischen Flüssigkeiten und die Vorhersage ihrer Transporteigenschaften ». Freiburg : Universität, 2011. http://d-nb.info/112345941X/34.
Texte intégral
22
Zapata, Correa James Arturo. « Epitaxial Thin Film Growth and Study of Charge and Mass Transport Properties of Mixed Ionic Electronic Conducting GdBaCo2O5+δ (GBCO) ». Doctoral thesis, Universitat Autònoma de Barcelona, 2016. http://hdl.handle.net/10803/368559.
Texte intégralRésumé :
La investigación en nuevos óxidos de materiales con alta conductividad mixta iónica y electrónica (MIEC) es de gran importancia con el fin de conseguir un mejor rendimiento en una amplia gama de dispositivos que tienen considerable potencial en la conversión electroquímica de energía de forma limpia y baja en carbono. En el caso de celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), a fin de reducir la temperatura de trabajo a rangos intermedios (500-750°C), se necesitan cátodos más activos. Estudios recientes han puesto de manifiesto el gran potencial del GdBaCo2O5+δ (GBCO) como cátodo en SOFC, con una conductividad electrónica alta por encima de la temperatura de transición metal-aislante, sobresalientes propiedades de transporte de oxígeno y un alto intercambio en superficie, así como una excelente estabilidad estructural y electroquímica. Sin embargo, hasta la fecha hay poca información sobre la conductividad iónica intrínseca de este compuesto. Para permitir la medición de las propiedades intrínsecas de transporte electrónico y en particular iónico, el mayor desafío es sintetizar muestras densas, continuas o idealmente capas epitaxiales de GBCO. El objetivo de este trabajo es obtener capas epitaxiales de GBCO crecidas mediante la técnica PLD con el fin de investigar sus propiedades anisotrópicas intrínsecas para aplicaciones en SOFC. Esta investigación involucro el sinterizado de los blancos y el proceso de deposición del material. Las películas obtenidas fueron caracterizadas cristalográfica, composiciónal, morfológica y microestructuralmente. Por último, las propiedades eléctricas, de difusión de oxígeno e intercambio de oxígeno en superficie fueron estudiadas mediante medidas de impedancia electroquímica e intercambio isotópico a través de perfiles de profundidad (IEDP) usando espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS). Después de un largo proceso de optimización, se obtuvieron películas epitaxiales de GBCO de alta calidad cristalina. La naturaleza del proceso de ablación del blanco estequiométrico de GBCO genera una desviación en la composición de las películas que básicamente consiste en un déficit de Co. Esta desviación de la composición induce la aparición de defectos de apilamiento con planos suplementarios de GdO sin afectar a la disposición general epitaxial de las películas. A pesar de los cambios observados en la orientación de las película con el eje c \\ (paralelo) a c⊥ (perpendicular) al sustrato con el aumento de la temperatura de deposición, la conductividad electrónica de las capas parece estar más correlacionada con la composición catiónica de las misma. Por lo tanto, cuanto mayor sea la desviación de la composición estequiométrica ideal, menor será la conductividad. Este efecto se ha atribuido principalmente a los defectos planares que impiden la consecución de un orden de largo alcance en la estructura. A pesar de la presencia de defectos, las conductividades en nuestras películas alcanza valores tan altos como 800 S/cm a temperaturas entre 300 y 400ºC. Lo cual hace considerar al GBCO muy prometedor para su aplicación como cátodos en SOFC de temperatura intermedia. También se demuestra que la elección apropiada sustrato permite crecer películas ya sea con orientación c⊥ o c \\ al sustrato. Esto ha permitido la exploración de la potencial anisotropía en el transporte de oxígeno y se demuestra que efectivamente, la difusión de oxígeno a bajas temperaturas es casi un orden de magnitud mayor a lo largo del eje a en comparación con el eje c. Esto se ha relacionado con la disposición de vacantes de oxígeno preferentemente en los planos GdO formando canales a lo largo del eje a, y por lo tanto proporcionando una ruta para la migración del oxígeno. Sin embargo, no se observó influencia de la anisotropía en el intercambio de oxígeno en superficie.Research on new oxide materials with both high mixed ionic and electronic conductivity (MIEC) is of great importance in order to achieve optimum performance in a wide range of devices that have considerable potential for clean, low carbon, electrochemical energy conversion. In the case of solid oxide fuel cells (SOFCs), in order to reduce the working temperature to the intermediate range (500-750ºC), more active cathode materials are needed. Previous studies have highlighted the great potential of GdBaCo2O5+δ (GBCO), as a cathode in SOFC, with a high reported electronic conductivity above the metal-insulator transition temperature, outstanding oxygen transport properties and enhanced surface exchange, as well as excellent stability for both structural and electrochemical performance. However, to date there is an absence of information about intrinsic ionic conductivity of this GBCO compound. To enable measurement of intrinsic electronic and particularly ionic transport properties, the greatest challenge is to synthesize dense, continuous or ideally epitaxial specimens of GBCO. The aim of this work is to achieve well-defined epitaxial GBCO deposited by PLD technique in order to fundamentally investigate their intrinsic anisotropic properties for SOFC applications. This research involved PLD target synthesis and PLD deposition for these materials. The obtained films were evaluated through crystallographic, compositional, surface morphological and microstructural characterization. Finally electrical, oxygen diffusion and surface exchange properties were characterized by Electrochemical impedance and the isotopic exchange depth profile (IEDP) with secondary ion mass spectrometry (SIMS) method. After a long process of optimization, high-quality epitaxial GBCO films mainly consisting of double-perovskite regions were obtained by PLD. The nature of the ablation process from stoichiometric GBCO target generates a deviation in the composition of the films which basically consists in a Co depletion. This composition deviation induces the appearance of characteristic stacking faults with supplementary GdO planes without affecting the overall epitaxial arrangement of the films. Despite the observed changes in the film orientation from c\\ (parallel) to c⊥ (perpendicular) upon deposition temperature increase, the film electronic conductivities seem to be mainly correlated with the cation composition. So, the larger the deviation from stoichiometric ideal composition, the lower the conductivity. This effect has been mainly ascribed to the role of defects in impeding the achievement of a long-range order of the highly conducting Pmmm structure in the films. Despite the presence of defects, the conductivities in our films, which are considered very promising for their application as cathodes in intermediate temperature SOFCs, attain values as high as 800 S/cm at temperatures between 300 and 400ºC. It also demonstrates that the appropriate choice of substrate mismatch allows growing films with either pure c-axis or a-axis orientation. This has allowed exploration of the potential anisotropy in the oxygen transport and has proven that indeed the oxygen diffusion at low temperatures is almost one order of magnitude larger along the a-axis compared to the c-axis. This has been related to the arrangement of oxygen vacancies preferentially in the GdO planes forming channels along the a-axis, and therefore providing a path for oxygen migration. However, no influence of the structure anisotropy was observed in the oxygen surface exchange rates, which were of similar values regardless of the film orientation or measuring geometry.
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Overton, Philip. « Electrolytes polymères monofonctionnels à conduction monocationique : synthèse et propriétés de transport d'ions lithium ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV010/document.
Texte intégralRésumé :
Cette thèse décrit des électrolytes polymères à conduction mono-ionique (EC-SIPEs). Ces macromolécules sont constituées de n* unités répétition d’oxyde d’éthylène (OE) et d’un groupe fonctionnel ionique à une des extrémités de leur architecture macromoléculaire asymétrique. La bibliothèque des EC-SIPEs synthétisée est basée sur des poly(oxyde d’éthylène) mono méthyl éther (mPOEn-OH) ayant 8, 10, 20 et 55 unités EO. Les anions sont liés de manière covalente au squelette polymère via une des extrémités. Leur mobilité est donc limitée par celles de ces macromolécules fonctionnelles. Les EC-SIPES constituent des conducteurs mono-ioniques; la majorité des charges étant transférées par les cations Li+ comme démontré par chronoampérométrie.Les extrémités de chaînes sont sélectionnées pour développer des interactions ioniques facilitant la conduction de cation Li+ ainsi que des interactions non-covalentes de types dipôles-dipôles, Van der Waals, et d’empilements π-π. Des hydrocarbures aromatiques polycycliques de type naphtalène (naph) et pyrène (pyr) sont étudiés comme extrémités de chaines. Les groupes terminaux fonctionnels sont lithiés : sulfonates (-SO3Li, -PhSO3Li), N-naphtyl sulfonamide (-SO2N(Li)Naph) et N-arylamines (-N(Li)Naph, -N(Li)Pyr). Deux types d'extrémités ciblent des propriétés spécifiques : i) "double-sel" possédant deux fonctions ioniques et ii) zwittérionique conduisant le cation Li+ et l’anion TFSI-. Le doublement du nombre de Li+ par groupe terminal n’autorise pas l’amélioration attendue de la conductivité ionique (σ). Ceci implique que σ est limitée par la physicochimie des chaînes polymères et non par la concentration en Li+. L'EC-SIPE zwittérionique a un nombre de transport de lithium élevé (t+Li= 0,8) qui implique une mobilité réduite de l’anion TFIS- par rapport au cation Li+. La meilleure performance est obtenue avec le mPOEn-N(Li)Pyr (OEn= 10, 20, 55) : σ > 1,0*10-4 S/cm à T > 40 °C et 1*10-3 S/cm à 100 °C. Cet EC-SIPE à une résistivité constante en cyclage galvanostatique (j= 10 μA/cm^2 ; 10 périodes de 4h ; pile Li|Li ; 40 °C) et une stabilité électrochimique dans la plage de potentiel 0 V-3,7 V vs. Li/Li+ (pile Li|Stainless steel ; vitesse de balayage en potentiel 1,0 mV/s ; 40 °C).Le contexte de cette thèse vis à vis de l’état de l’art des électrolytes polymères pour les batteries Li-Ion est présenté dans le chapitre I. Deux sous-classes d’électrolytes sont discutées: i) les polymères dans lesquels un sel est solvaté (SiP) et ii) les polymères à conduction mono-ionique. La conception d'électrolytes polymères efficaces à conductivité ionique améliorée est ciblée. Une attention toute particulière est accordée aux concepts d'auto-organisation hiérarchique visant à la création de chemins percolant assurant le transport d’ions sur les distances microniques séparant les électrodes d’une batterie. Enfin, la stratégie de synthèse mise en œuvre dans cette thèse est décrite.Les principaux résultats de cette thèse sont présentés et discutés au chapitre II. Une bibliothèque d'EC-SIPEs est caractérisée vis-à-vis de leurs performances électrochimiques, thermiques et de leurs propriétés de transport ionique spécifique. Des caractéristiques résistives apparaissent à haute température et sont supposées résulter de l'agrégation des groupes ioniques terminaux. Les valeurs de conductivité des EC-SIPEs (55 Unités OE) s'améliorent d'un demi-ordre de grandeur lors du cyclage en température au-delà de la température de fusion des domaines cristallins de POE. La discussion se termine par la proposition d'un modèle de percolation des domaines ioniques dans les EC-SIPEs où les groupes ioniques sont localisés aux interfaces des domaines POE. La percolation des domaines ioniques devrait être améliorée dans des conditions appropriées de température et de force électromagnétique. Les méthodes de synthèse mises en œuvre dans cette thèse et les caractérisations des EC-SIPEs sont décrites au chapitre IIIThis thesis presents "End-Capped Single-Ion Polymer Electrolytes" (EC-SIPEs) that are ionically conductive polymers having n repeating ethylene oxide (EO) units and an ionic functional group at one chain terminal. The library of EC-SIPEs presented are based on poly(ethylene oxide) mono methyl ether (mPEOn-OH) having EOn = 8, 10, 20 and 55. The anions of the electrolyte salt pair are covalently bound to the polymer as part of the end-group design. The mobility of the anion is thus limited by the low mobility of the polymer, relative to Li+. These are "Single-Ion" conductors because the majority of ionic charge transferred by Li+ cations, as demonstrated by chronoamperometry.The end-group designs target not only ionic interactions that facilitate "single-ion" conduction of Li+, but also other specific non-covalent interactions such as dipole-dipole, Van der Waals, and π-π stacking. End-groups having naphthalene (naph) and pyrene (pyr) polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) moieties are investigated. The functional end-groups are lithiated sulfonates (-SO3Li, -PhSO3Li), a N-naphyl sulfonamide (-SO2N(Li)Naph), and secondary N-aryl amines (-N(Li)Naph, -N(Li)Pyr). Two end-groups target specific properties: i) a "double salt" end-group has two ionic functions at one chain end, and ii) a zwitterionic EC-SIPE that conducts Li+ cations and TFSI- anions. The doubling of the number of Li+ per end-group does not correlate to an expected improvement in ionic conductivity (σ). This implies that σ is limited by the physicochemical properties of the EC-SIPE and not the Li+ concentration. The zwitterionic EC-SIPE has a high lithium transference number (t+Li= 0.8) that implies decreased mobility of the TFIS- counter-anion relative to Li+. The best overall performance is achieved by mPEOn-N(Li)Pyr (EOn= 10, 20, 55), that has σ > 1.0*10-4 S/cm at T > 40 °C, and reaches 1*10-3 S/cm at 100 °C. It exhibits constant resistivity under galvanostatic cycling (j= 10 μA.cm-2, 10*4h periods, Li|Li cell, 40 °C) and is electrochemically stable in the 0 V-3.7 V vs. Li/Li+ potential range (Li|stainless steel cell, 1.0 mV/s sweep rate, 40 °C).In Chapter I the context of the thesis is discussed through review of state-of-the-art polymer electrolytes for Li-ion batteries. These are divided into two sub-classes: i) Salt-in-Polymer (SiP) and ii) "Single-Ion" polymer electrolytes. The design of polymer electrolytes towards efficient and effective ionic conductivity is emphasized. Special attention is given to concepts for the organisation of bulk morphology for the creation of ion transport pathways that efficiently percolate through the micron length scale separating electrodes of a battery. Finally, the synthetic strategy implemented in this thesis is described.The principle results of the thesis are presented and discussed in Chapter II. A library of EC-SIPEs are characterised in terms of their electrochemical, thermal and specific ion-transport performances. Resistive features appear at high temperature and are expected to result from the aggregation of ionic end-groups. Surprisingly, the σ of EC-SIPEs having EOn= 55 improves by as much as half an order of magnitude with repeated cycling of temperature to above Tm of crystalline PEO (in the +40 °C to +100 °C range). The analysis of EC-SIPEs having different end-groups and PEO chains having EOn= 8, 10, 20, and 55 lead to the proposition of a tentative model for the percolation of ionic pathways through the EC-SIPE bulk. It is hypothesized that the ionic end-groups are localised at the grain boundaries of PEO domains. Percolation of these boundaries are proposed to be improved under appropriate, mild conditions of temperature and electromagnetic force. Finally, the synthesis methods implemented in this thesis and characterizations of EC-SIPEs are described in Chapter III
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Dudariev, Dmytro. « Compétition entre la solvatation et l'agrégation ionique dans des systèmes ioniques-solvant : influence sur les propriétés de transport ». Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILR009.
Texte intégralRésumé :
L'objectif de cette thèse est d'analyser la structure microscopique des mélanges de liquide avec des solvants utilisés comme électrolytes dans les dispositifs électrochimiques afin de caractériser l'effet de l'agrégation des ions sur les propriétés de transport de ces systèmes. En utilisant la simulation de dynamique moléculaire, les systèmes suivants ont été étudiés: (i) les solutions de LiPF6 dans le mélange carbonate de diméthyle / carbonate d'éthylène (1:1), (ii) les solutions de SBPBF4 dans l'acétonitrile, et (iii) les mélanges de liquides ioniques (ILs) C4mimX à température ambiante (X= BF4-, PF6-, TFO-, TFSI-) avec des solvants aprotiques dipolaires tels que l'acétonitrile, la γ-butyrolactone et le carbonate de propylène.Pour tous les systèmes, l'analyse des agrégats a montré la formation d'un réseau ionique continu avec l'augmentation de la concentration de l'électrolyte. Ceci affecte significativement la diffusivité et la viscosité dans ces solutions.L'analyse des polyèdres de Voronoi des mélanges ILs-solvants a montré qu'en dessous de la fraction molaire IL d'environ 0.2, les ions sont bien solv atés par les molécules de solvant, mais au-dessus de cette fraction molaire, ils commencent à former des paires de contact, tandis que les molécules de solvant, expulsées du voisinage des ions, s'autoassocientThe objective of this thesis is to analyze the microscopic structure of the series ion-molecular systems that widely used for practical electrochemistry and to characterize the effect of the ion aggregation on the transport properties of these systems. By using molecular dynamics simulation, the following systems were investigated: (i) the solutions of LiPF6 in dimethyl carbonate / ethylene carbonate mixture (1:1), (ii) the solutions of SBPBF4 in acetonitrile, and (iii) the mixtures of room-temperature ionic liquids (ILs) C4mimX (X= BF4-, PF6-, TFO-, TFSI-) with dipolar aprotic solvents such as acetonitrile, γ-butyrolactone and propylene carbonate.For all the systems the aggregate analysis showed the formation of the ionic continuous network with the increase of electrolyte concentration. This affects significantly diffusivity and viscosity in these solutions.Voronoi polyhedra analysis of ILs-solvent mixtures showed that below the IL mole fraction of about 0.2, the ions are well solvated by the solvent molecules, but above this mole fraction they start to form contact pairs, while the solvent molecules, expelled from the vicinity of the ions, self-associates
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Nahra, Maguy. « Dépôts électrochimiques de tantale à partir d'une électrolyte liquide ionique : étude physico-chimique de l'électrolyte et analyse des étapes du dépôt ». Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI073/document.
Texte intégralRésumé :
Le tantale est un métal à utilisation stratégique notamment dansle domaine de l'électronique et des implants biomédicaux,domaines qui requièrent la réalisation de dépôts de tantale encouches minces. L’objectif de cette thèse est de déposer par voieélectrochimique et à température ambiante du tantale métalliqueà partir d'un sel de tantale solubilisé dans un électrolyte liquideionique qui possède à la fois les propriétés d’un solvant et d’unélectrolyte. Ils ont une fenêtre électrochimique large qui les rendprometteurs pour l’électrodéposition des matériaux réfractairescomme le tantale. Nous avons établis au cours de cette thèse denouvelles connaissances sur les propriétés physico-chimiques etde transport de l’électrolyte formé du sel de tantale TaF5 et duliquide ionique [BMPyr][TFSI]. Ces études corrélées à desanalyses électrochimiques et des analyses de la morphologie etde la composition élémentaire du dépôt ont conduit à proposerun mécanisme de réduction du sel de tantale pentavalent entantale métallique. Du tantale métallique sous une formeamorphe existe dans les couches profondes du dépôtaccompagné de résidus du liquide ionique enfermé dans lespores des couches déposéesTantalum is a metal of strategic uses such as in the field ofelectronics and biomedical implants. These fields require thedeposition of thin metallic tantalum films on different substrates.The aim of this thesis is to perform tantalum electrodepositionfrom tantalum salt at room temperature using room temperatureionic liquids as electrolytes. Tantalum electrodeposition isimpossible in aqueous solutions; therefore ionic liquids are thebest choice for this application because of their largeelectrochemical window. Room temperature ionic liquidsaccomplish both the roles of a solvent and an electrolyte. Theirperspectives are encouraging for the electrodeposition ofrefractory metals as tantalum. We have established in this thesisnew knowledge about the physicochemical and transportproperties of the electrolyte formed by tantalum salt TaF5 andthe room temperature ionic liquid [BMPyr][TFSI]. These studiescorrelated with electrochemical analysis, morphology andelemental composition analysis of the layers deposited served usin the understanding of the reduction mechanism of tantalumsalt into its metallic form. An amorphous metallic form oftantalum exists in deeper layers of the deposit in addition toresidues of the ionic liquid trapped in the pores of the layers
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Zheng, Zhangfeng. « Sol-Gel Processed Amorphous LiLaTiO3 as Solid Electrolyte for Lithium Ion Batteries ». Digital WPI, 2015. https://digitalcommons.wpi.edu/etd-dissertations/547.
Texte intégralRésumé :
Rechargeable lithium ion batteries have been widely used in portable consumer electronic devices, hybrid and full electric vehicles, and emergency power supply systems, because of their high energy density and long lifespan. The lithium ion battery market was approximately $11.8 billion in 2010 and is expected to grow to $53.7 billion in 2020. However, there is an intrinsic safety issue in these batteries because electrolyte contains a flammable organic solvent which may cause fire and/or even explosion. All solid-state lithium ion battery is recognized as next-generation technology for rechargeable power sources due to improved safety, high energy density, and long cycle life. Inorganic solid electrolyte replace liquid one to eliminate flammable components. The major challenge for all solid-state lithium ion batteries is to develop solid electrolytes with high ionic conductivity and good stability against both electrodes. Amorphous lithium lanthanum titanium oxide (LLTO) is very promising as solid electrolyte owing to its high ionic conductivity, good stability, and wide electrochemical stability window. In this work, amorphous LLTO thin films (or powders) were successfully prepared by sol-gel process. The thin films are smooth and crack-free. The microstructure evolution from dried gel film to fired film to annealed film was examined. The microstructure of the annealed film, either amorphous or crystalline, depends on the annealing temperature and time. Theoretical analysis was conducted to understand the microstructure evolution. Induction time determines the longest annealing time without transformation from amorphous to crystalline state. The induction time decreases with annealing temperature until the time approaches a minimum, and after that, the time increases with the temperature. Ion transport properties were investigated by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). The plateau at low frequencies results from lithium ion long-range diffusion which contributes to dc conductivity, while the observed frequency dispersion at high frequencies is attributed to short-range forward¨Cbackward hopping motion of lithium ions. The relaxation processes are non-Debye in nature. Amorphous LLTO is compatible with Li metal due to its disordered atomic configuration. Finally, a 3D structure of electrode with amorphous LLTO was successfully prepared. This electrode displays promising electrochemical performance.
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Balaguer, Ramírez María. « New solid state oxygen and hydrogen conducting materials. Towards their applications as high temperature electrochemical devices and gas separation membranes ». Doctoral thesis, Universitat Politècnica de València, 2013. http://hdl.handle.net/10251/31654.
Texte intégralRésumé :
Los materiales conductores mixtos de electrones e iones (oxígeno o
protones) son capaces de separar oxígeno o hidrógeno de los gases de combustión
o de corrientes de reformado a alta temperatura. La selectividad de este proceso
es del 100%. Estos materiales, óxidos sólidos densos, pueden usarse en la
producción de electricidad a partir de combustibles fósiles, así como formar parte
de los procesos que forman parte del sistema de captura y almacenamiento de
CO2. Las membranas de transporte de oxígeno (MTO) se pueden utilizar en las
plantas energéticas con procesos de oxicombustión, así como en reactores
catalíticos de membrana (RCM), mientras que las membranas de transporte de
hidrógeno (MTH) se aplican en procesos de precombustión. Además, estos
materiales encuentran aplicación en componentes de sistemas energéticos, como
electrodos o electrolitos de pilas de combustible de óxido sólido, de ambas clases
iónicas y protónicas (SOFC y PC-SOFC).
Los procesos mencionados implican condiciones de operación muy
severas, como altas temperaturas y grandes gradientes de presión parcial de
oxígeno (pO2), probablemente combinadas con la presencia de CO2 and SO2. Los
materiales más que mayor rendimiento de separación presentan y más
ampliamente investigados en este campo son inestables en estas condiciones. Por
tanto, existe la necesidad de encontrar nuevos materiales inorgánicos estables que
proporcionen alta conductividad electrónica e iónica.
La presente tesis propone una búsqueda sistemática de nuevos
conductores iónicos-electrónicos mixtos (MIEC, del inglés) con diferente
estructura cristalina y/o diferente composición, variando la naturaleza de los
elementos y la estequiometría del cristal. La investigación ha dado lugar a materiales capaces de transportar iones oxígeno, protones o cargas electrónicas y
que son estables en las condiciones de operación.
La caracterización de una amplia serie de cerias (CeO2) dopadas con
lantánidos proporciona una comprensión general de las propiedades estructurales
y de transporte, así como la relación entre ellas. Además, se estudia el efecto de la
adición de cobalto a dicho sistema. Se ha completado el análisis con la
optimización de las propiedades de trasporte a partir de la microestructura. Todo
esto permite hacer una clasificación inicial de los materiales basada en el
comportamiento de transporte principal y permite adecuar la estructura y las
condiciones de operación para obtener las propiedades deseadas para cada
aplicación.
Algunos de los materiales extraídos de este estudio alcanzaron las
expectativas. Las familias de materiales basadas en Ce1-x
Tbx
O2-¿
y Ce1-x
Tbx
O2-¿
+2 mol% Co proporcionan flujos de oxígeno bajos pero competitivos, ya que son
estables en atmósferas con CO2. Además, la inclusión de estos materiales en
membranas de dos fases aumenta el flujo de oxígeno. La combinación con una
espinela libre de cobalto y de metales alcalinotérreos como es el Fe2
NiO4, ha
dado lugar a un material prometedor en cuanto a flujo de oxígeno y estabilidad en
CO2 y en SO2, que podría ser integrado en el proceso de oxicombustión.
Por otra parte, se ha añadido metales como codopantes en el sistema
Ce0.9-x
Mx
Gd0.1O1.95. Estos materiales, en combinación con la perovskita La1-
x
Srx
MnO3 usada comúnmente como cátodo de SOFC, han sido capaces de
disminuir la resistencia de polarización del cátodo. La mejora es consecuencia de
la introducción de conductividad iónica por parte de la ceria.
Las perovskitas dopadas basadas en CaTiO3 forman el segundo grupo de
materiales investigados. La dificultad de obtener perovskitas estables y que presenten conducción mixta iónica y electrónica se ha hecho evidente. De entre
los dopantes utilizados, el hierro y la combinación hierro-magnesio han sido los
mejores candidatos. Ambos materiales presentan conductividad principalmente
iónica a alta temperatura, mientras que a baja predomina la conductividad
electrónica tipo p. CaTi0.73Fe0.18Mg0.09O3-¿ se ha mostrado como un material
competente en la fabricación de membranas de oxígeno, que proporciona flujos
adecuados a la par que estabilidad en CO2.
Finalmente, la perovskita La0.87Sr0.13CrO3 (LSC) ha sido dopada con el
objetivo de aumentar la conductividad mixta protónica electrónica. Este estudio
ha llevado al desarrollo de una nueva generación de ánodos para PC-SOFC
basadas en electrolitos de LWO. Las perovskitas dopadas con Ce en el sitio del
La (LSCCe) y con Ni en el sitio del Cr (LSCN) son estables en condiciones de
operación reductoras, así como en contacto con el electrolito. El uso de ambos
materiales como ánodo disminuye la resistencia de polarización con respecto al
LSC. El LSCCe está limitado por los procesos que ocurren a baja frecuencia
(BF), relacionados con los procesos superficiales, y que son atenuados en el caso
del LSCN debido a la formación de nanopartículas de Ni metálico en la
superficie. La infiltración posterior con nanopartículas de Ni permite disminuir la
resistencia a BF lo que sugiere que la reacción superficial de oxidación del H2
está siendo catalizada. La infiltración más concentrada en Ni (5Ni) elimina
completamente la resistencia a BF en ambos ánodos, de forma que los procesos
que ocurren a altas frecuencias son ahora limitantes. El ánodo constituido por
LSCNi20+5Ni dio una resistencia de polarización de 0.26 ¿·cm
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at 750 ºC en H2
húmedo.Mixed ionic (oxygen ions or protons) and electronic conducting materials (MIEC) separate oxygen or hydrogen from flue gas or reforming streams at high temperature in a process 100% selective to the ion. These solid oxide materials may be used in the production of electricity from fossil fuels (coal or natural gas), taking part of the CO2 separation and storage system. Dense oxygen transport membranes (OTM) can be used in oxyfuel combustion plants or in catalytic membrane reactors (CMR), while hydrogen transport membranes (HTM) would be applied in precombustion plants. Furthermore, these materials may also be used in components for energy systems, as advanced electrodes or electrolytes for solid oxide fuel cells (SOFC) and proton conducting solid oxide fuel cells (PCSOFC) working at high and moderate temperature. The harsh working conditions stablished by the targeted processes include high temperatures and low O2 partial pressures (pO2), probably combined with CO2 and SO2 containing gases. The instability disadvantages presented by the most widely studied materials for these purposes make them impractical for application to gas separation. Thus, the need to discover new stable inorganic materials providing high electronic and ionic conductivity is still present. This thesis presents a systematic search for new mixed ionic-electronic conductors. It includes different crystalline structures and/or composition of the crystal lattice, varying the nature of the elements and the stoichiometry of the crystal. The research has yielded new materials capable to transport oxygen ions or protons and electronic carriers that are stable in the working condition to which they are submitted.
Balaguer Ramírez, M. (2013). New solid state oxygen and hydrogen conducting materials. Towards their applications as high temperature electrochemical devices and gas separation membranes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31654
TESIS
Premiado
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Frenck, Louise. « Study of a buffer layer based on block copolymer electrolytes, between the lithium metal and a ceramic electrolyte for aqueous Lithium-air battery ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI041/document.
Texte intégralRésumé :
La technologie Lithium-air développée par EDF utilise une électrode à air qui fonctionne avec un électrolyte aqueux ce qui empêche l’utilisation de lithium métal non protégé comme électrode négative. Une membrane céramique (LATP:Li1+xAlxTi2-x(PO4)3) conductrice d’ion Li+ est utilisée pour séparer le milieu aqueux de l’électrode négative. Cependant, cette céramique n'est pas stable au contact du lithium, il est donc nécessaire d'intercaler entre le lithium et la céramique un matériau conducteur des ions Li+. Celui-ci devant être stable au contact du lithium et empêcher ou fortement limiter la croissance dendritique. Ainsi, ce projet s'est intéressé à l'étude d'électrolytes copolymères à blocs (BCE).Tout d'abord, l'étude des propriétés physico-chimiques spécifiques de ces BCEs en cellule lithium-lithium symétrique a été réalisée notamment les propriétés de transport (conductivités, nombre de transport), et la résistance à la croissance dendritique du lithium. Puis dans un second temps, l'étude des composites BCE-céramique a été mise en place. Nous nous sommes en particulier focalisés sur l'analyse du transfert ionique polymère-céramique.Plusieurs techniques de caractérisation ont été utilisées telles que la spectroscopie d'impédance électrochimique (transport et interface), le SAXS (morphologies des BCEs), la micro-tomographie par rayons X (morphologies des interfaces et des dendrites).Pour des électrolytes possédant un nombre de transport unitaire (single-ion), nous avons obtenus des résultats remarquables concernant la limitation à la croissance dendritique. La micro-tomographie des rayons X a permis de montrer que le mécanisme de croissance hétérogène dans le cas des single-ion est très différent de celui des BCEs neutres (t+ < 0.2)The lithium-air (Li-air) technology developed by EDF uses an air electrode which works with an aqueous electrolyte, which prevents the use of unprotected lithium metal electrode as a negative electrode. A Li+ ionic conductor glass ceramic (LATP:Li1+xAlxTi2-x(PO4)3) has been used to separate the aqueous electrolyte compartment from the negative electrode. However, this glass-ceramic is not stable in contact with lithium, it is thus necessary to add between the lithium and the ceramic a buffer layer. In another hand, this protection should ideally resist to lithium dendritic growth. Thus, this project has been focused on the study of block copolymer electrolytes (BCE).In a first part, the study of the physical and chemical properties of these BCEs in lithium symmetric cells has been realized especially transport properties (ionic conductivities, transference number), and resistance to dendritic growth. Then, in a second part, the composites BCE-ceramic have been studied.Several characterization techniques have been employed and especially the electrochemical impedance spectroscopy (for the transport and the interface properties), the small angle X-ray scattering (for the BCE morphologies) and the hard X-ray micro-tomography (for the interfaces and the dendrites morphologies). For single-ion BCE, we have obtained interesting results concerning the mitigation of the dendritic growth. The hard X-ray micro-tomography has permitted to show that the mechanism involved in the heterogeneous lithium growth in the case of the single-ion is very different from the one involved for the neutral BCEs (t+ < 0.2)
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Sayah, Simon. « Impact de la formulation d'électrolytes sur les performances d'une électrode négative nanocomposite silicium-étain pour batteries Li-ion ». Thesis, Tours, 2017. http://www.theses.fr/2017TOUR4025/document.
Texte intégralRésumé :
Ce projet de thèse porte sur la recherche de nouveaux électrolytes et additifs dans le but d’améliorer la cyclabilité d’une électrode négative composite de formule Si0.32Ni0.14Sn0.17Al0.04C0.35 et d’obtenir une interface électrode|électrolyte stable. En effet, comme la plupart des matériaux à base de silicium, ce composite de grande capacité (plus de 600 mA.h.g-1) souffre actuellement d’une faible durée de vie provenant essentiellement des expansions volumiques qu’il subit lors de sa lithiation et de sa SEI défaillante. Deux types d'électrolytes ont été évalués : (i) un mélange de carbonates d’alkyles EC/PC/3DMC auquel a été ajouté un sel de lithium (LiPF6, LiTFSI, LiFSI ou LiDFOB) ainsi que des additifs aidant à la formation de la SEI tels que le carbonate de vinylène (VC) ou le carbonate de fluoroéthylène (FEC), (ii) des liquides ioniques (LI) contenant un cation ammonium quaternaire (N1114+), imidazolium (EMI+) ou pyrrolidinium (PYR+), associé à un anion à charge délocalisée comme le bis(trifluorométhanesulfonyl)amidure (TFSI-) ou le bis(fluorosulfonyl)amidure (FSI-). L’analyse du diagramme d’ionicité de Walden a permis de mettre en évidence la bonne dissociation de LiFSI et LiPF6 dans EC/PC/3DMC assurant ainsi des conductivités ioniques supérieures à 12 mS.cm-1. Bien que possédant des propriétés de transport a priori moins intéressantes dans ce mélange ternaire que les autres sels, LiDFOB forme en réduction une SEI permettant au composite de fournir les meilleures performances en cyclage sans additif avec 560 mA.h.g-1 pour un rendement coulombique de 98,4%. L’ajout d’additif est cependant nécessaire pour atteindre les objectifs fixés par le projet en termes de rendement coulombique (>99,5%). Dans ce cas, l’ajout de 2%VC+10%FEC au mélange ternaire est le plus intéressant avec LiPF6. Le matériau fourni ainsi des capacités de 550 mA.h.g-1 durant une centaine de cycles à un régime de C/5 avec un rendement coulombique de 99,8%. En milieu LI, les performances optimales sont atteintes avec le [EMI][FSI] et 1 mol.L-1 de LiFSI. Le composite atteint alors une capacité de 635 mA.h.g-1 durant 100 cycles à un régime de C/5 avec un rendement coulombique très proche de 100%, tout en s’affranchissant de l’ajout d’additifs. Malgré une viscosité bien plus élevée que celles des mélanges de carbonates d’alkyles, cette formulation permet de générer une SEI plus stable dont la nature, principalement minérale, est issue majoritairement des produits de réduction de FSI-This study focuses on new electrolytes and additives in order to improve the cyclability of a Si0.32Ni0.14Sn0.17Al0.04C0.35 negative composite electrode (Si-Sn) and to obtain a stable electrolyte|electrolyte interface. Indeed, like most silicon-based materials, this high-capacity Si-Sn composite (over 600 mA.hg-1) currently suffers from a short cycle life due to volume expansion during charge-discharge processes leading to the degradation of the SEI. To improve the quality of the interface, two kinds of electrolytes were evaluated: (i) mixtures of alkyl carbonates EC/PC/3DMC in which a lithium salt (LiPF6, LiTFSI, LiFSI or LiDFOB) and additives like SEI builder (vinylene carbonate (VC) or fluoroethylene carbonate (FEC)) were added, (ii) ionic liquids (IL) based on quaternary ammonium (N1114+), imidazolium (EMI+) or pyrrolidinium (PYR+) cation, associated with delocalized charge anions such as bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI-) or bis(fluorosulfonyl)imide (FSI-). The Walden diagram confirms the efficient dissociation of LiFSI and LiPF6 in EC/PC/3DM ensuring ionic conductivities as high as 12 mS.cm-1. Although possessing limited transport properties in such a ternary mixture compared to other salts, LiDFOB forms, without additional additives, an high quality SEI allowing the composite to provide the best performances in half cells (560 mA.hg-1 and 98.4% coulombic efficiency). The use of additive is however necessary to reach the objectives fixed by the ANR research project in terms of coulombic efficiency (>99.5%). In this case, the addition of 2%VC+10%FEC to the ternary mixture is the most interesting composition with LiPF6 as lithium salt. So, the Si-Sn nanocomposite material reaches 550 mA.h.g-1 during 100 cycles at C/5 with 99.8% efficiency. In IL, the best performances are achieved in [EMI][FSI]/LiFSI (1 mol.L-1). The performances of the Si-Sn composite reaches 635 mA.h.g-1 for 100 cycles at C/5 with coulombic efficiency close to 100%, without additives. This electrolyte formulation generates a stable SEI which the mainly mineral composition, is predominantly derived from the reduction products of FSI-
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Sood, Rakhi. « Electrolytes polymère nano-structurés à base de liquides ioniques pour les piles à combustible hautes températures ». Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00819818.
Texte intégralRésumé :
Les membranes à base de liquides ioniques à conduction protonique (PCIL) sont très prometteuses comme électrolytes des piles à combustible haute température (HT- PEMFC) du fait de leur forte conductivité et stabilité à des températures supérieures à 100°C. L'objectif de cette thèse est de réaliser une étude approfondie sur l'évolution de la morphologie et des propriétés fonctionnelles, des membranes à base de liquides ioniques, avec i) la concentration en PCIL, ii) la méthode d'élaboration et iii) la structure chimique du PCIL. Afin de prouver la potentialité de ces membranes dans le HT-PEMFC, des tests préliminaires en pile sont réalisés et les phénomènes de dégradation des PCIL et des membranes en présence de peroxyde d'hydrogène sont étudiés. La première partie de ce travail est focalisée sur la caractérisation des membranes de Nafion® neutralisées avec le triéthylamine (Nafion-TEA) et gonflées avec triflate de triéthylammonium (TFTEA). Il a été montré que dans le Nafion-TEA sec, les cations présentent une organisation de type " string like " à l'interface hydrophobe-hydrophile. L'introduction du TFTEA dans la membrane Nafion-TEA ne détruit pas sa nano-structuration, mais augmente de manière significative la conductivité ionique du système. La deuxième partie de ce travail nous a permis d'établir que les membranes dopées élaborées par coulée-évaporation présentent une meilleure organisation et une meilleure tenue thermomécanique par rapport à celles obtenues par gonflement. La troisième partie de ce travail est focalisée sur l'étude de l'impact de la nature chimique du PCIL sur la morphologie et les propriétés fonctionnelles des membranes de Nafion-TEA. Il a été démontré que les PCILs avec longues chaînes perfluorées ne modifient pas la nano-structuration du Nafion-TEA. Ceci a un impact fort sur les propriétés de conductivité, de sorption d'eau et sur les propriétés thermomécaniques de la membrane. Dans la dernière partie, des Ionomères aromatiques ont été synthétisés afin de remplacer le Nafion-TEA. Malgré la structure similaire de la chaîne latérale des Ionomères aromatiques et du Nafion®, les membranes à base d'Ionomères aromatiques et TFTEA ne présentent aucune nano-structuration. De plus l'effet plastifiant du TFTEA est plus notable dans le cas des Ionomères aromatiques probablement du fait d'une distribution aléatoire des fonctions ioniques dans la membrane polymère.
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Chaudoy, Victor. « Electrolytes polymères gélifiés pour microbatteries au lithium ». Thesis, Tours, 2016. http://www.theses.fr/2016TOUR4019/document.
Texte intégralRésumé :
Au cours de cette thèse, un nouvel électrolyte polymère gel pour la réalisation de microbatteries au lithium a été développé. Le gel a été préparé par « confinement » d’une phase de N-propyl-N-méthylpyrrolidinium bis(fluorosulfonyl)imide (P13FSI) et de LiTFSI dans un réseau semi-interpénétré (sRip) de polymère (PVdFHFP/ réseau de POE). L’électrolyte gel a tout d’abord été optimisé et étudié en termes de propriétés physicochimiques et de transport ionique en fonction de sa composition. Ensuite, des batteries Li/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 ont été assemblées en utilisant l’électrolyte sRip. Les performances ont par ailleurs été comparées aux systèmes de références utilisant l’électrolyte à base de POE ou de PVdF-HFP. Outre ses propriétés améliorées par rapport au PVdF-HFP et au réseau de POE (propriétés mécaniques, confinement), l’électrolyte sRip est compatible avec le procédé de dépôt de l’électrode négative en lithium par évaporation sous vide. L’électrolyte sRip optimisé a donc été utilisé pour fabriquer une nouvelle génération de microbatteries en s’affranchissant de l’électrolyte céramique, le LiPON, afin d’abaisser la résistance interne. Les microbatteries Li/sRip gel/LiCoO2 délivrent une capacité nominale stable de 850 μAh à C sur 100 cycles à 25°CIn this thesis, a new polymer gel electrolyte was prepared and optimized for Li based microbatteries. The gel consisted of an ionic liquid based phase (P13FSI/LiTFSI) confined in a semi-interpenetrating polymers (sIPN) network (PVdF-HFP/crosslinked PEO). sIPN electrolytes were prepared and optimized according to the PVdFHFP/ crosslinked PEO ratio and the liquid phase fraction. Furthermore, the sIPN electrolyte was used as an electrolyte in Li/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 battery. The performances of the battery (specific capacity, efficiency, cyclability) were determined and compared to batteries using a crosslinked PEO or PVdF-HFP based gel. Such a thin and stable sIPN electrolyte film enabled the preparation of Li based microbatteries using thermal evaporation deposition of lithium directly conducted on the sIPN electrolyte film. This assembly (Li/sIPN) was therefore used to prepare a LiCoO2/sIPN gel/Li quasi solid-state microbattery. This microbattery showed a stable nominal capacity of 850 μAh for over 100 cycles of charge and discharge under 1 C rate at 25°C
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Berthelot, Romain. « Contribution à l’étude électrochimique du système P2-NaxCoO2 : synthèse et caractérisation de nouveaux oxydes lamellaires ordonnés (A/A’)CoO2 (A, A’ = Li, Na, Ag) ». Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14119/document.
Texte intégralRésumé :
Selon le taux de sodium, par exemple de bonnes caractéristiques thermoélectriques pour les phases riches en sodium, ainsi que la supraconductivité pour certaines compositions (x ~ 0.3) hydratées, en font un exemple de choix pour étudier les corrélations entre la structure et les propriétés. La première partie de ce travail utilise l’électrochimie et la technique de batteries au sodium pour explorer en détail et de manière continue le diagramme de phase de ce système (pour x ≥ 0.5), en particulier avec un suivi in situ par diffraction des rayons X de l’intercalation d’ions sodium. Les compositions monophasées sont caractérisées par un potentiel électrochimique propre, et leur stabilité thermique relative est étudiée lors de cyclages à différentes températures.Dérivant de P2-NaxCoO2, le système ordonné OP4-(Li/Na)CoO2 se caractérise également par des propriétés thermoélectriques remarquables. La seconde partie de ce travail approfondit la connaissance de ce système caractérisé par une intercalation alternée des ions lithium et sodium. A partir de cet empilement, par des échanges ioniques topotactiques, trois nouveaux empilements théoriquement simulés sont expérimentalement mis en évidence et caractérisés. Il s’agit des polytypes inédits O4-LiCoO2 et D4-AgCoO2, ainsi que de l’empilement OD4-(Li/Ag)CoO2, premier exemple d’une intercroissance NaCl / delafossite au sein d’une même structure lamellaireThe P2-NaxCoO system exhibits various outstanding physical phenomena such as promising thermoelectric properties (for x ~ 0.7) and superconductivity for hydrated compositions. The first part of the present study uses electrochemistry through sodium batteries to deeply explore the P2-NaxCoO2 phase diagram (for x ≥ 0.5) in a continuous way, with especially an in situ XRD experiment that follows sodium ions intercalation. Peculiar single-phase compositions are characterized by a specific electrochemical voltage, and their relative thermal stability is studied through electrochemical cycling at various temperatures.The second part of this project deals with the ordered OP4-(Li/Na)CoO2 system which also exhibits promising thermoelectric features. Its structure is characterized by an alternate intercalation of lithium and sodium ions. Using this system, topotactic ionic exchanges enable to obtain three new stackings, O4-LiCoO2, D4-AgCoO2, and the OD4-(Li/Ag)CoO2 which are first simulated, experimentally evidenced and then characterized. The OD4 stacking is thefirst example of a NaCl / delafossite intergrowth in the same layered structure
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Hamdoune, Salaheddine. « Relations entre les structures et les propriétés de transport des solutions solides Li(1+x)Ti(2-x)In(x)P(3)O(12) ». Grenoble 1, 1986. http://www.theses.fr/1986GRE10088.
Texte intégralRésumé :
Etude cristallographique par diffraction rx d'electrons de li::(1+x) ti::(2-x) in::(x) p::(3) o::(7) et de li in p::(2) o::(7) afin de permettre une meilleure comprehension des mecanismes de transport de li**(+) dans ces composes. Suivant la concentration en in, les etudes structurales mettent en evidence trois phases differentes dans la solution solide. Les mesures de la conductivite ont montre que la modification des proprietes electriques est associee a l'etablissement d'une structure favorable a une conductivite elevee. C'est pourquoi cinq cristaux de compositions differentes ont ete etudies. Comme application, essai de realisation d'une pile a partir de la phase la plus conductrice : resultats prometteurs
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Cadena, Cesar. « Molecular modeling of the thermophysical and transport properties of ionic liquids ». 2006. http://etd.nd.edu/ETD-db/theses/available/etd-08232006-143125/.
Texte intégralRésumé :
Thesis (Ph. D.)--University of Notre Dame, 2006.Thesis directed by Edward J. Maginn for the Department of Chemical and Biomolecular Engineering. "September 2006." Includes bibliographical references (leaves 168-182).
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Kelkar, Manish Sushil. « Computing transport properties of molecular and ionic fluids using atomistic simulations ». 2007. http://etd.nd.edu/ETD-db/theses/available/etd-10242007-160102/.
Texte intégralRésumé :
Thesis (Ph. D.)--University of Notre Dame, 2007.Thesis directed by Edward J. Maginn for the Department of Chemical and Biomolecular Engineering. "October 2007." Includes bibliographical references (leaves 265-284).
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Bzainia, Amir. « Preparation and ionic transport properties of conductive polymers for dye-sensitized solar cells ». Master's thesis, 2018. http://hdl.handle.net/10198/19585.
Texte intégralRésumé :
Dupla diplomação Universite Libre de Tunis (ULT)This work aims to improve the components of the dye-sensitized solar cells (DSSCs) which are a type of photovoltaics that consist mainly of a photoanode, a counter electrode, a light sensitive molecule (sensitizer) and an electrolyte solution that regenerates the solar cell through a redox system. The improvement of the DSSC focuses on the material used for the counter electrode. Usually, it is made out from platinum sputtered on a conductive glass. However, platinum is an expensive metal that is hard to manipulate and can be corroded by the mediator. In this perspective, an alternative material for the expensive platinum is investigated which is the conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). This polymer has a structure that promotes high ionic and electronic conductivities, and it can be doped with different anions (e.g. PSS, perchlorate). PEDOT was synthesized chemically and electrochemically. Its chemical structure was characterized by FTIR. The electrochemical behavior of PEDOT was assessed by cyclic voltammetry (CV). The catalytic activity of PEDOT towards the redox system proved to be higher than the activity of the platinum. In addition to the experimental approach, modelling of the ionic-electronic conductivity of PEDOT was performed based on the Nernst-Planck-Poisson and the Butler-Volmer formalisms, and the simulation outputs were fitted to the experimental data. In the last step, the conductive polymer PEDOT was used as a counter electrode to fabricate DSSCs. The cells were characterized through electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and through current-voltage (J-V) curves. The based PEDOT cells demonstrated an efficiency of 8.1%, which was higher than the based-platinum solar cells (6.3%).
Ce travail vise à améliorer les composants des cellules solaires à pigment photo-sensibles (en anglais dye-sensiztized solar cells, DSSCs). Ce type de cellule photovoltaïque se compose principalement d'une photoanode, d'une contre électrode, d'une molécule sensible à la lumière (pigment) et d'une solution électrolyte qui régénère la cellule solaire à travers un système redox. L'amélioration de la DSSC se concentre sur le matériau utilisé dans la contre électrode. Généralement, cette dernière est faite de platine déposé sur un verre conducteur. Cependant, le platine est un métal coûteux qui est difficile à manipuler et peut être corrodé par le couple redox. Dans cette perspective, un matériau alternatif pour le platine est étudié et qui s’agit du polymère conducteur (3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT). Ce polymère a une structure qui favorise la conductivité ionique et électronique, et il peut être dopé avec des anions différents (par exemple PSS, perchlorate). Le PEDOT a été synthétisé par la voie chimique ainsi que la voie électrochimique. Sa structure chimique a été caractérisée par FTIR. Le comportement électrochimique du PEDOT a été évalué par la voltamétrie cyclique (CV). L'activité catalytique du PEDOT vis-à-vis du système redox s'est avérée plus élevée que celle du platine. En plus de l'approche expérimentale, la modélisation de la conductivité ionique et électronique du PEDOT a été réalisée en se basant sur les formalismes de Nernst-Planck-Poisson et de Butler-Volmer. Les résultats de la simulation ont été ajustés aux données expérimentales. Dans la dernière étape, le polymère conducteur PEDOT a été utilisé comme une contre électrode pour fabriquer des DSSCs. Les cellules ont été caractérisées par la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) et par les courbes de courant-tension (J-V). Les cellules à base de PEDOT ont montré une efficacité de 8,1 %, ce qui était plus élevé que les cellules solaires à base de platine (6,3 %).
Este trabalho visa melhorar os componentes das células solares sensíveis ao corante (DSSCs) que são um tipo de células fotovoltaicas que consistem principalmente em um foto-ânodo, um contra elétrodo, uma molécula sensível à luz (sensibilizante) e uma solução de eletrólitos que regenera a célula solar através de um sistema redox. A melhoria da DSSC centra-se no material usado para o contra elétrodo. O contra elétrodo é geralmente preparado através da deposição de uma camada fina de platina na superfície de um substrato de vidro condutor. No entanto, a platina é um metal caro que é difícil de manipular, pode ser corroído pelo redox e nessa perspetiva, materiais alternativos (polímeros condutores, grafite, nanotubos de carbono…) para a substituição da platina têm vindo a ser investigados. Nesta investigação foi escolhido o polímero condutor poli (3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) para substituir a platina na preparação do contra elétrodo. Este polímero possui uma estrutura que promove altas condutividades iônicas e eletrônicas, podendo ser dopado com diferentes aniões (por exemplo, PSS, perclorato). O PEDOT foi sintetizado quimicamente e electroquimicamente, a sua estrutura química foi caracterizada por espectroscopia de infravermelhos (FTIR) e o comportamento eletroquímico do PEDOT foi avaliado através de voltamétrica cíclica (CV). A atividade catalítica de PEDOT para o sistema redox provou ser maior do que a atividade da platina. Além da abordagem experimental, a modelagem da condutividade iônica-eletrônica do PEDOT foi realizada com base nos formalismos de Nernst-Planck-Poisson e Butler-Volmer, e os resultados da simulação foram ajustados aos dados experimentais. Na última etapa, o polímero condutor PEDOT foi usado como um contra elétrodo para fabricar DSSCs. As células foram caracterizadas por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e por curvas de corrente-tensão (J-V) e os resultados obtidos mostram que as DSSCs fabricadas, usando PEDOT como base apresentam uma eficiência de 8,1%, maior do que as células solares baseadas em platina de 6,3%.
يهدف هذا العمل إلى تحسين مكونات الخلايا الشمسية الصبغية (DSSCs) والتي تعد نوعًا من الخلايا الكهروضوئية ال ت ي تتكون أساسًا من مصعد )أنود(، مهبط )كتود(، صباغ حساس للضوء ومحلول إلكتروليتي لإعادة توليد الخلايا الشمسية من خلال نظام الأكسدة. يركز تحسين الخلايا على المواد المستخدمة في المهبط )كتود(، و الذ ي عادة ما يتم تصنيعه من البلاتين الموضوع على زجاج ناقل للكهرباء. يعد البلاتين معدنًا مكلفًا يصعب معالجته ويمكن تآكله بواسطة الإلكتروليت . لذا، تمت دراسة مادة بديلة للبلاتين باهظ الثمن وهي مبلمر موصل ) 4.3 -إيتيلين ديوكسي تيوفين( (PEDOT) . يحتوي هذا المبلمر على هيكل يعززبصفة عالية التوصيلات الأيونية والإلكترونية، ويمكن إشابته بأنيونات مختلفة . ت م تصنيع PEDOT كيميائيا وكهربائيا ث م تشخيصه بواسطة FTIR لمعرفة تركيبته الكيميائية. ت م تقييم السلوك الكهروكيميائي ل PEDOT بواسطة قياس الجهد الدوري . ت م إثبات أ ن النشاط التحفيزي ل PEDOT تجاه نظام الأكسدة أعلى من نشاط البلاتين. بالإضافة إلى المنهج التجريبي، ت م نمذجة التوصيلية الأيونية الإلكترونية ل PEDOT استنادًا على معادلات نرست-بلانك-بواسون وبتلر- فلمر، وت م مقارنة النتائج التجريبية بنتائج المحاكاة. أخيرا، ت م استخدام هذا المبلمر الموصل كمهبط )كتود( لتصنيع خلايا شمسية صبغية. ت م تقييم الخلايا من خلال مطيافية المعاوقة الكهروكيميائية (EIS) ومن خلال منحنيات التيار-توتر (J-V) . أظهرت الخلايا القائمة على PEDOT كفاءة 8.1 ٪، والتي كانت أعلى من الخلايا الشمسية القائمة على البلاتين ) 6.3 .)
Without funding, however I would not have the opportunity to accomplish this work. I gratefully acknowledge funding form the project “AIProcMat@N2020-Advanced Industrial Processes and Materials for a Sustainable Northern Region of Portugal 2020”, with the reference NORTE-01-0145-FEDER-000006, supported by “Norte Portugal Regional Operational Programa” (NORTE 2020), under the Portugal 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (ERDF) and of Project POCI-01-0145-FEDER-006984-Associate Laboratory LSRE-LCM funded by ERDF through COMPETE2020-Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI) and by national funds through FCT-Fundação para a Ciência e a Tecnologia.
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Chuen-LinChiu et 邱春霖. « The Effect of Polyethyleneglycol and LiTFSI on the Transport and Physical properties of Dicationic Ionic Liquids ». Thesis, 2014. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/70499252538978195883.
Texte intégralRésumé :
碩士國立成功大學
化學系
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The effects of the incorporation of polyethyleneglycol (PEG200). ethylene carbonate (EC), or LiTFSI on the physicochemical and transport properties of dicationic ionic liquids (ILs) [IMCI][TFSI] (3,3'-(2,2'-(ethane-1,2-diylbis(oxy))bis(ethane-2,1-diyl))bis(1-ethyl-3-imidazolium) bis(trifluoromethylsulfonyl)amide, S1) and [IMOI][TFSI] (3,3'-(octane-1,8-diyl)bis(1-ethyl-3-imidazolium)bis(trifluoromethylsulf- onyl) amide, S2) were studied. The evolution of the density, viscosity, ionic conductivity, and diffusion coefficient were evaluated. The addition of PEG200 in IL electrolyte S1 or S2 with 0 〈 x (mole fraction) 〈 1 has been investigated. This addition reduces the density and viscosity, and enhances the ionic conductivity and diffusion coefficient, the viscosity decrease in S2 is less pronounced than in S1, and therefore no appreciable change in ion dissociation in S1 but a decrease in S2, showing that the viscosity change plays the important role leading to the beneficial effect of the additive solvent PEG200. Furthermore, from the opposed trend of ion dissociation in S1 and S2, the addition of PEG200 decreases the ion association in S1, but the ion association decrease is lower in S2 due to the same –C-O-C- chain component in both PEG200 and S2. The addition of EC (x=0.7) in IL electrolyte S1 or S2 reduces the density and viscosity, and enhances the ionic conductivity and diffusion coefficient. whereas unlike the addition of PEG200, ion dissociation decreases in both S1 and S2 due to the dissociation or solvation effect of EC. However, as the addition of PEG200. the viscosity decrease and the conductivity increase in S1 is more pronounced than in S2, indicating that the addition of oxygen-containing EC may induce a more dramatic liquid structure change in S1 with aliphatic linking chain. The conductivity and the diffusion coefficient values for the ILs + 0.7 mole fraction EC + LiTFSI (x=0.0757、0.1403、0.1969、0.2464) are lower than those obtained with ILs + 0.7 mole fraction EC, the viscosity and the density values higher, and for self-diffusion coefficient, the cation 4 times and the anion 5 times higher than the Li ion in the ILs + 0.7 mole fraction EC + LiTFSI. This indicates that on the addition of LiTFSI, the formation of complex [Li(TFSI)n+1]n- and the solvation of Li+ by EC increase the ion association, and then result in a higher viscosity. In conclusion, the mixtures of dicationic IL and PEG200, EC, or TFSI constitute an interesting solvent with the physicochemical and transport properties governed mainly by viscosity change in different manners.
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« Effects of ion correlations in high density plasmas : Neutrino scattering and transport properties in supernovae and neutron star crusts ». INDIANA UNIVERSITY, 2009. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=3337248.
Texte intégral
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Schuch, Michael. « The Mixed Glass Former Effect- Modeling of the Structure and Ionic Hopping Transport ». Doctoral thesis, 2013. https://repositorium.ub.uni-osnabrueck.de/handle/urn:nbn:de:gbv:700-2013101111690.
Texte intégralRésumé :
The origin of the Mixed Glass Former Effect (MGFE) is studied, which manifests itself in a non-monotonic behavior of the activation energy for long-range ion transport as a function of the mixing ratio of two glass formers. Two theoretical models are developed, the mixed barrier model and the network unit trap model, which consider different possible mechanisms for the occurrence of the MGFE. The mixed barrier
model is based on the assumption that energy barriers are reduced for ionic jumps in regions of mixed composition. By employing percolation theory it is shown that this mechanism can successfully account for the behavior of the activation energy in various ion conducting mixed glass former glasses. The network unit trap model is based on the fact that a variety of network forming units, the so-called Q(n) species, can be associated with one glass former. Using a thermodynamic approach, the change of the concentration of these units in dependence of ionic concentration and the glass former mixing ratio is successfully predicted for alkali borate, phosphate and borophosphate glasses. In a second step, the charge distribution of the various units is considered and related to it, the binding energies to alkali ions. This gives rise to a modeling of the ionic transport in an energy landscape that changes in a defined manner with the glass former mixing ratio. Kinetic Monte Carlo simulations for alkali borophosphate glasses, which serve as a representative system for the MGFE in the literature, demonstrate that this approach succeeds to predict the behavior of the activation energy.
In a further part of the thesis, Reverse Monte Carlo (RMC) simulations for the atomic structure of sodium borophosphate glasses are carried out with X-ray and neutron diffraction data as further input from
experiments. Three-dimensional structures could be successfully generated that are in agreement with all experimental and theoretical constraints. Volume fractions of the ionic conduction pathways determined from these structures, however, do not show a substantial relationship to the activation energy, as earlier proposed in the iterature for alkali borate and alkali phosphate glasses.
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Matsuoka, T., S. Koda, T. Yamaguchi et A. Nagao. « A theoretical study on the anomalous pressure dependence of the transport properties of ionic liquids : Comparison among lithium bromide, silica, and water ». 2003. http://hdl.handle.net/2237/7064.
Texte intégral
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Ta-TeChen et 陳達德. « Structural/Electrochemical Properties and Thick-Film Design of BaxSr1-xCoyFe1-yO3-δ Mixed Ionic/Electronic Conductor for Oxygen Transport Membrane (OTM) Application ». Thesis, 2018. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/46sn69.
Texte intégralRésumé :
碩士國立成功大學
材料科學及工程學系
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Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ, denoted as BSCF, is a well-known mixed ionic/electronic conductor (MIEC) due to the potential on the applications as a cathode material of the intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) and oxygen transport membranes (OTMs). The crystal structures of the BaxSr1-xCoyFe1-yO3-δ (x=0~1, y=0~1) had been investigated by the X-ray diffraction patterns. When x=0, the SrCo0.8Fe0.2O3-δ shows unstable crystal structure with additional peaks of tetragonal SrCoO2.8 and the primary phase is cubic perovskite. When x=0.2 to 0.6, there all showed the cubic perovskite structures and peaks shifted to lower diffraction angles with the increasing amount of Ba suggested the expansion of crystal. When the x exceeds 0.6, the structure cannot maintain the single cubic perovskite due to the larger ionic radius of Ba2+ (1.61Å) and transferred into the cubic perovskite BaFeO3, orthorhombic BaCoO2.7 and SrFe2O4 structure. The XRD pattern shows mainly hexagonal BaFeO2.9 and Co3O4 in the composition of x=1. The diffraction pattern of y=0~0.8 shows the cubic perovskite structure and the structure become oxygen vacancy-ordered 2-H type hexagonal phase with y=1. The conductivity of BaxSr1-xCoyFe1-yO3-δ (x=0.2~0.8, y=0~0.8) had been measured by 4-point conductivity measurements in air with silver-paste as electrodes. The conductivity decreased with the increasing of Ba dopant which is because the expansion of the crystal structure impeded the transport of charge carriers. Below 400℃, the conductivity of Ba0.5Sr0.5CoyFe1-yO3-δ (y=0~0.8) was thermal activated (Ea= 0.248-0.346 eV) and the conductivity decreased with increasing temperature above 400℃, which was attributed to the decrease in p-type carriers resulted by the reduction of Fe4+ associated with the formation of oxygen vacancies. These measurements enable better understanding of the conduction mechanism of BSCF according to the changes of composition and temperatures. The oxygen permeation flux of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ was 1.196 and 4.223 ml/min cm2 with pO2=0.21 and pO2=1 at 900℃ with membrane thickness of 800μm. The asymmetric structure, which is consistent with 40μm gas-tight layer on 300μm porous substrate with the same material Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ, had been fabricated by tape casting method to minimize the thickness of oxygen transport membrane. The oxygen permeation of asymmetric membrane was 2.726 ml/min cm2 at 900℃. To further improve the property of oxygen permeation, a Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ catalytic layer had been fabricated on the surface of asymmetric membrane and the membrane with 9.11μm catalytic layer achieved the best results to 5.43 ml/cm2min with pO2=0.21 at 900℃ which is 99.19% and 354.01% higher than the bare asymmetric membrane and symmetric membrane.
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Plumridge, Jeffrey. « Deuterium Isotope Effects on the Limiting Molar Conductivities of Strong Aqueous Electrolytes from 25 °C to 325 °C at 20 MPa ». Thesis, 2013. http://hdl.handle.net/10214/7736.
Texte intégralRésumé :
State of the art conductivity equipment has been used to measure deuterium isotope effects on the molar conductivity of strong electrolytes in the temperature range of 298 K to 598 K as a means of exploring solvation effects under hydrothermal conditions. Individual ionic contributions were determined by extrapolation of published transference number data to elevated temperature. The temperature dependence of the Walden product ratio indicates that there is little difference in the transport of ions between light and heavy water . Excess conductivity observed in hydrogen and deuterium compounds arising from proton hopping in hydrogen-bonded networks has been determined in the temperature range of 318 K to 598 K for the first
time