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Título : Breaking new grounds in Zinc-Air battery research: studying the effects of innovative drying techniques on the structural and electrochemical properties of Carboxymethylcellulose-Chitosan-Citric Acid Hydrogels as Next-Generation Electrolytes
Autor : Tafur Guisao, Juan Pablo
Bósquez Cáceres, María Fernanda
Palabras clave : Electrolitos poliméricos
Biopolímeros
Técnicas de entrecruzamiento
Polymer electrolytes
Biopolymers
Crosslinking techniques
Fecha de publicación : jun-2023
Editorial : Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay
Resumen : En tiempos actuales, los electrolitos basados en materiales poliméricos han generado un gran interés debido a su posible uso como sustitutos de los electrolitos líquidos o en otras aplicaciones de dispositivos de almacenamiento de energía. En concreto, el uso de biopolímeros con un enfoque en la sostenibilidad lleva a una amplia investigación en esta área que todavía tiene mucho trabajo por hacer. Esta tesis de licenciatura recoge el trabajo incluido en tres artículos publicados en prestigiosas revistas científicas. En ellos se refleja la revisión del estado del arte en el área de electrolitos poliméricos para baterías de zinc y magnesio. Además, se presenta la síntesis y caracterización de nuevos hidrogeles como electrolitos basados en quitosano, carboximetilcelulosa, y distintas concentraciones de entrecruzante químico de ácido cítrico. Posteriormente, se propone una modificación en el proceso de síntesis de los hidrogeles anteriormente realizados, para utilizar estrategias de congelamiento que potencien las propiedades requeridas en las membranas para ser aplicables como electrolitos de baterías zinc-aire. Los materiales resultantes han demostrado propiedades estructurales y térmicas adecuadas. Además, han obtenido notables valores de conductividad iónica de hasta 0.39 S∙cm‒1, y de capacidad de descarga en batería de 1899 mA∙h g‒1, sentando un precedente para la próxima generación de biomateriales con aplicaciones energéticas.
Descripción : In current times, electrolytes based on polymeric materials have generated great interest due to their possible use as substitutes for liquid electrolytes or in other energy storage device applications. In particular, the use of biopolymers with a focus on sustainability leads to extensive research in this area that still has a lot of work to do. This thesis collects the work included in three articles published in prestigious scientific journals. They reflect the review of the state-of-the-art in the area of polymer electrolytes for zinc and magnesium batteries. In addition, the synthesis and characterization of new hydrogels as electrolytes based on chitosan, carboxymethylcellulose, and different concentrations of citric acid chemical crosslinker is presented. Subsequently, a modification in the synthesis process of the previously prepared hydrogels is proposed to use freezing strategies that enhance the properties required in the membranes to be applicable as electrolytes for zinc-air batteries. The resulting materials have demonstrated adequate structural and thermal properties. In addition, they have obtained remarkable ionic conductivity values of up to 0.39 S∙cm‒1, and battery discharge capacity of 1899 mA∙h g‒1, setting a precedent for the next generation of biomaterials with energy applications.
URI : http://repositorio.yachaytech.edu.ec/handle/123456789/625
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