Greffage de molécules électroactives sur carbones activés pour le stockage électrochimique de l'énergie

by Estelle Lebègue

Doctoral thesis in Electrochimie-Chimie des matériaux

Under the supervision of Charles Cougnon, Joël Gaubicher and Thierry Brousse.

defended on 2013

in Nantes , in a partnership with Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .

  • Alternative Title

    Grafting of electroactive molecules on activated carbons for the electrochemical energy storage


  • Abstract

    The rapid increase in electricity consumption in emerging countries obliges to produce this energy from polluting resources and the absence of efficient storage devices obliges to set up complex distribution networks. At present, electric storage devices range from electrochemical capacitors, which can supply high power to batteries, which suffer from low power but can supply high electrical energy density. In retrospect, a promising approach would consist in combining both the advantages of capacitors and batteries to achieve versatile energy storage systems. A promising strategy consists to introduce redox active molecules onto the surface of activated carbon commonly used as electrode materials, for adding a faradaic contribution to the charge storage. The object of this work is to study the impact of the grafting on the performances of the composite materials obtained. Electroactive molecules in aqueous and organic media were selected and different grafting procedures were experimented for maximizing the grafting yield. Here, we propose a promising architecture for the design of organic batteries constructed from generic elements which consist in fast redox-active small molecules combined to a porous carbon network. The energy density and the power of the resulting hybrid system were evaluated.


  • Abstract

    L’augmentation rapide de la consommation d’électricité dans les pays émergents oblige à produire cette énergie à partir de ressources polluantes et l’absence de dispositifs de stockage performants oblige à mettre en place des réseaux de distributions complexes. Parmi les principaux systèmes de stockage existants, les batteries se caractérisent par une densité d’énergie élevée et une faible puissance, tandis que les supercondensateurs ont une densité de puissance élevée, mais une faible densité d’énergie. Afin d’améliorer les performances des dispositifs, des efforts récents ont été fait pour concevoir de nouveaux systèmes hybrides combinant les avantages des batteries et des supercondensateurs. Une stratégie prometteuse consiste à introduire des molécules organiques électroactives à la surface des carbones activés couramment utilisés comme matériaux d’électrodes, pour ajouter une contribution faradique au stockage de la charge électrique. L’objectif de ce travail de thèse concerne précisément l’étude de l’impact du greffage de molécules sur les performances des matériaux composites obtenus. Des molécules électroactives en milieux aqueux et organiques ont été sélectionnées et différentes procédures de modification ont été testées afin de maximiser le taux de greffage Des carbones activés microporeux et mésoporeux ont été modifiés afin d’évaluer l’effet de la porosité du carbone sur le stockage électrochimique de l’énergie. Enfin, des poudres de carbones modifiées utilisées comme matériaux d’électrodes positive et négative ont été combinées et les performances du dispositif hybride ainsi obtenu ont été évaluées en termes de densité d’énergie et de puissance.

Consult library

Version is available as a paper

Informations

  • Details : 1 vol. (222 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Réf. bibliogr.

Where is this thesis?

  • Library : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Unvailable for PEB
See the Sudoc catalog libraries of higher education and research.