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dc.creatorKnuth, Rogério Daltro
dc.date.accessioned2022-08-19T21:31:54Z
dc.date.available2022-08-19
dc.date.available2022-08-19T21:31:54Z
dc.date.issued2022-05-26
dc.identifier.citationKNUTH, Rogério Daltro. Obtenção de nanofolhas de grafite expandido (GNs) visando à incorporação em eletrólito polimérico sólido para potencial uso em células solares sensibilizadas por corante. 2022. 100f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/8578
dc.description.abstractOne of the main disadvantages found by photovoltaic cells is related to the use of liquid electrolyte, as they may leak during sealing and operation, which ends up limiting the durability and stability of the electrolyte. However, these problems can be solved using solid or gel polymeric electrolytes, although a decrease in the open circuit potential (Voc) is observed. The addition of carbonaceous materials such as carbon nanotubes (NTC) and graphene derivatives in polymeric electrolytes is an interesting alternative to increase the efficiency of Dye -Sensitized Solar Cells (DSSCs). Thus, expanded graphite, later sectioned into nanosheets (GNs), can be added to polymeric electrolytes, due to its ability to promote electronic conduction, in addition to its catalytic properties. Therefore, the objective of this work is to present the synthesis and characterization of a solid polymeric electrolyte based on xanth an gum (XG), dissolved in deionized water, containing different concentrations of expanded graphite nanosheets (GNs), in addition to crosslinkers and plasticizers. For this, the graphite was expanded through a microwave oven at temperatures in the range of 300 - 900 °C for a period of 5 minutes and then subjected to the process of ultrasonic bath in an absolute alcohol solution, resulting in nanosheets of expanded graphite (GNs). With concentrations of 0.1; 0.3; 0.5 and 0.7% by mass of (GNs), in relation to the mass of the polymer xanthan gum (XG) and with additions of crosslinking agents and plasticizers, the synthesis of the material was carried out, which resulted of the a flexible solid polymeric electrolyte for application in DSSCs. All material used to manufacture the solid polymeric electrolyte was characterized using techniques such as scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Fourier transform infrared (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), spectroscopy in the ultraviolet-visible region (UV-Vis), cyclic voltammetry (VC) and electrochemical impedance spectroscopy (EIE). The results obtained show that xanthan gum (XG) with additions of (GNs) crosslinkers and plasticizers form a solid and flexible polymeric electrolyte that presents an ionic conductivity in the order of 10-3 S.cm-1 at room temperature. These conductivity values are higher when compared to other biodegradable electrolytes found in the literature, showing a good response for applications in DSSCs.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectCélulas fotovoltaicaspt_BR
dc.subjectGoma xantanapt_BR
dc.subjectEletrólitopt_BR
dc.subjectCondutividadept_BR
dc.subjectNanofolhas de grafite expandidopt_BR
dc.subjectPhotovoltaic cellspt_BR
dc.subjectXanthan gumpt_BR
dc.subjectElectrolytept_BR
dc.subjectConductivitypt_BR
dc.subjectExpanded graphite nanosheetspt_BR
dc.titleObtenção de nonofolhas de grafite expandido (GNs) visando a incorporação em eletrólito polimérico sólido para potencial uso em células solares sensibilizadas por corante.pt_BR
dc.title.alternativeObtaining expanded graphite nanosheets (GNs) for incorporation into solid polymeric electrolyte for potential use in dye -sensitized solar cells.pt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2900209115717918pt_BR
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2853098230406981pt_BR
dc.description.resumoUma das principais desvantagens encontradas pelas células fotovoltaicas está relacionada à utilização de eletrólito líquido, pois estes podem apresentar vazamentos durante a selagem e funcionamento, o que acaba por limitar a durabilidade e estabilidade do eletrólito. Entretanto estes problemas podem ser resolvidos utilizando eletrólitos poliméricos sólidos ou gel, apesar de ser observado uma diminuição do potencial de circuito aberto (Voc). A adição de materiais carbonosos, como nanotubos de carbono (NTC) e derivados do grafeno em eletrólitos poliméricos é uma alternativa interessante para aumentar a eficiência das Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs). Assim, o grafite expandido posteriormente seccionado em forma de nanofolhas (GNs), pode ser adicionado a eletrólitos poliméricos, devido à sua capacidade de promover condução eletrônica, além de suas propriedades catalíticas. Portanto o objetivo deste trabalho é de apresentar a síntese e caracterização de um eletrólito polimérico sólido baseado em goma xantana (XG), dissolvido em água deionizada, contendo diferentes concentrações de nanofolhas de grafite expandido (GNs), além de reticulantes e plastificantes. Para isto o grafite foi expandido através de um forno micro-ondas em temperaturas na faixa de 300 – 900 °C por um período 5 minutos e posteriormente submetido ao processo de banho de ultrassom em uma solução de álcool absoluto, resultando portanto, em nanofolhas de grafite expandido (GNs). Com as concentrações de 0,1; 0,3; 0,5 e 0,7% em massa de (GNs), em relação à massa do polímero goma xantana (XG) e com adições de agentes reticulantes e plastificantes, foi realizado a síntese do material que resultou em um eletrólito polimérico sólido flexível para aplicação nas (DSSCs). Todo o material empregado para a fabricação do eletrólito polimérico sólido foi caracterizado por meio de técnicas como microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios-X (DRX), espectroscopia Raman, infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia na região ultravioleta-visível (Uv-Vis), voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Os resultados obtidos mostram que a goma xantana (XG) com adições de (GNs) reticulantes e plastificantes formam um eletrólito polimérico sólido e flexível que apresenta uma condutividade iônica na ordem de 10-3 S.cm -1 a temperatura ambiente. Estes valores de condutividade são superiores quando comparados a outros eletrólitos biodegradáveis encontrados na literatura, demostrando ter uma boa resposta para aplicações em DSSCs.pt_BR
dc.publisher.departmentCentro de Desenvolvimento Tecnológicopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Cava, Sergio da Silva


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