Browsing by Author "Almeida, Carlos M.F."
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- Avaliação das propriedades eletroquímicas de polímeros de enxofre através de voltametria cíclicaPublication . Almeida, Carlos M.F.; Dias, RolandoNeste trabalho foi realizada a avaliação das propriedades eletroquímicas de copolímeros com elevado teor de enxofre, Poli(S-DIB), por voltametria cíclica (CV). Estes materiais poliméricos demonstraram preservar as propriedades eletroquímicas do enxofre com a vantagem de serem processáveis e quimicamente estáveis com potencial para serem usados em cátodos. Os copolímeros foram sintetizados por vulcanização inversa do enxofre elementar (S) com o monómero divinílico, 1,3-diisopropenilbenzeno (DIB). Foram sintetizados copolímeros com diferentes proporções de S-DIB via polimerização por radicais livres (FRP). Adicionalmente, foram obtidos materiais por polimerização radicalar controlada (CRP), nomeadamente a polimerização via transferência de cadeia reversível por adição-fragmentação (RAFT). Posteriormente foi polimerizado o monómero DIB recorrendo a iniciadores multifuncionais. O sistema de CV foi estabelecido usando o par redox Fe2+/Fe3+. A avaliação eletroquímica dos copolímeros por voltametria cíclica foi realizada em eletrólito aquoso e orgânico. No que diz respeito ao eletrólito aquoso, foi utilizada uma solução de ácido perclórico. No eletrólito orgânico foi usado o solvente N,N-dimetilformamida (DMF), aditivado com vários sais. Recorrendo ao eletrólito de DMF e tetrafluoroborato de tetrabutilamonio (TBAB) foi possível comparar as propriedades eletroquímicas dos copolímeros e do enxofre. Foi também analisado o comportamento eletroquímico dos copolímeros na presença do sulfeto de lítio (Li2S). Os copolímeros foram usados como material ativo em cátodos de células eletroquímicas (baterias) na presença de lítio metálico formando um sistema redox Li-S. Estes copolímeros foram também utilizados em contra elétrodos (cátodos) de células sensibilizadas por corantes (DSC) mesclados com materiais condutores (PEDOT:PSS e carbono condutor). Por último, foram avaliadas as suas propriedades óticas de infravermelho, por Espetroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), podendo os copolímeros ser utilizados como material polimérico com elevado índice refrativo (HRIP).
- Development of sulfur based polymers for rechargeable lithium batteriesPublication . Almeida, Carlos M.F.; Queiroz, Ana; Dias, Rolando; Costa, Mário RuiLithium-ion (Li-ion) batteries are in the front edge of recent achievements concerning energy storage. However, Li-ion devices are reaching their maximum regarding energy density storage which restricts their appiicatíon in systems with large power needs, such as electric vehicles. Driven by this shortcoming, in the last few years, Lithium-Sulfur (Li-S) batteries are being considered as an alternative for the exploitatíon of energy storage and conversion systems with improved performance. Indeed, to the S cathodes is associated a theoretical specifíc capacity of 1672 mA h g-1 and a specifíc energy of 2600 W h kg-\ which are several times higher than the correspondent to other possible systems. The relative low atomic weight of S in comparison with other elements (e.g. cobalt) and the multí-electron transfer reactíons in the pair Li/S are at the source ofthis superior theoretícal performance of Li-S batteries.
- Electrochemical activity of sulfur networks synthesized through RAFT polymerizationPublication . Almeida, Carlos M.F.; Costa, Hugo Davide; Kadhirvel, Porkodi; Queiroz, Ana; Dias, Rolando; Costa, Mário RuiNovel results concerning the inverse vulcanization of sulfur using reversible addition–fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization are here reported. It is shown that RAFT polymerization can be used to carry out this cross-linking process, with the additional possibility to extend the reaction time from a few minutes as with classical free radical polymerization (FRP) to several hours. Higher control on viscosity and processability of the synthesized networks, as well as, the implementation of semibatch feed policies during cross-linking are important advantages of the RAFT process here explored comparatively to the FRP inverse vulcanization. Using cyclic voltammetry, it was assessed the electrochemical activity of the synthesized sulfur-rich polymer networks. It is shown that the fundamental electrochemical activity of the elemental sulfur was preserved in the produced materials. Testing of electrochemical cells assembled with lithium in the anode and different sulfur based materials in the cathode, including the synthesized RAFT networks, is also shown. The results here presented highlight the new opportunities introduced by reversible-deactivation radical polymerization mechanisms on the control of the synthesis process and in the design of such advanced materials and show also that many potential derivatizing possibilities can be achieved.