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Thermoelectric devices and supercapacitors based on nanostructured semiconducting polymers for energy production and storage

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23 - Química
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Thermoelectric devices and supercapacitors based on nanostructured semiconducting polymers for energy production and storage

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dc.contributor.advisor	Cantarero Sáez, Andrés
dc.contributor.advisor	Gómez Clarí, Clara M.
dc.contributor.author	Culebras Rubio, Mario
dc.contributor.other	Facultat de Química	es_ES
dc.date.accessioned	2017-03-23T08:03:30Z
dc.date.available	2017-03-24T05:45:05Z
dc.date.issued	2017	es_ES
dc.date.submitted	31-03-2017	es_ES
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10550/57774
dc.description.abstract	Más de dos terceras partes de la energía generada por las fuentes convencionales se pierden como calor. Recuperar esas pérdidas de energía puede ayudar a crear una forma más eficiente de producir energía para el desarrollo sostenible de nuestra sociedad. Mediante el uso de generadores termoeléctricos es posible producir energía a partir de gradientes de temperatura de tal manera que la termoelectricidad puede ser una buena estrategia para la recolección y recuperación de energía. La eficiencia termoeléctrica suele ser dada por la figura adimensional de mérito, ZT. Actualmente, los materiales inorgánicos se usan comúnmente en aplicaciones termoeléctricas, sin embargo presentan varias desventajas tales como: escasez de materias primas y toxicidad. Los materiales orgánicos, tales como los polímeros conductores, se han convertido en una alternativa a esos materiales inorgánicos debido a sus interesantes propiedades como abundancia flexibilidad y baja conductividad térmica. Sin embargo, su eficiencia termoeléctrica es todavía muy baja en comparación con los materiales inorgánicos. Por esta razón, esta tesis se centra en la síntesis y caracterización completa de polímeros conductores y materiales híbridos para aplicaciones termoeléctricas, desarrollando nuevos métodos de aumentar la eficiencia termoeléctrica de materiales orgánicos. Uno de esas métodos ha sido la optimización del dopado en películas delgadas de Poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT) y polipirrol. Dicho proceso se llevó a cabo mediante una reducción química por medio de hidracina y además también se llevó a cabo mediante una reducción electroquímica. Por otra parte se sintetizaron nanoestructuras de PEDOT mediante polimerización en miniemulsión obteniéndose en una transición de tipo de semiconductor (p a n) mediante la utilización de un surfactante catiónico (bromuro de deciltrimetilamonio). Por otra parte también se sintetizaron materiales de índole inorgánica como nanostructuras de tipo nanohilo de compuestos basados en Nd1−xCaxCoO3 y La1−xCaxMnO3, mostrando cierta dependencia en las propiedades termoeléctricas con el contenido en calcio en ambos casos. Además, se estudiaron las propiedades termoeléctricas de materiales basados en carbono como: negro de humo, carbón vegetal y vitrografito. Dichos compuestos fueron sometidos a tratamientos de irradiación y hidrogenación observándose variaciones en el signo del coeficiente de Seebeck como en el caso de las muestras de vitrografito o un gran aumento en la conductividad eléctrica para las muestras de carbón vegetal. Por otro lado, se sintetizaron materiales híbridos y nanocomposites con el fin de obtener un material final con mejores propiedades que las sustancias de partida. De tal manera que se estudiaron películas de PEDOT/grafito expandido, donde se observó un aumento de la eficiencia termoeléctrica con el contenido en grafito expandido. Otros materiales compuestos a destacar fueros los sintetizados a partir de nanotubos multipared (MWCNTs) y PEDOT combinado el método capa a capa y la síntesis electroquímica llegando a obtener 155 µW/m2 K en mejor de los casos. Destaca también la síntesis de películas de Te sobre electros de PEDOT llegando a obtener 320 µW/m2K a 150 minutos de electrodeposición de Te. Por último, esta tesis muestra la fabricación de dispositivos utilizando materiales sintetizados en el laboratorio tales como: un generador termoeléctrico basado en PEDOT sintetizado por vía electroquímica, un generador termoeléctrico cilíndrico basado en PEDOT/MWCNTs, un sensor térmico fabricado con películas de PEDOT y por último supercondensadores basados en telas de algodón combinadas con MWCNTs, PEDOT y MnO2.	es_ES
dc.description.abstract	More than two third parts of the energy generated by conventional sources is lost as heat. Recovering those energy losses can help to create a more efficient way to produce energy for a sustainable development of our society. By using thermoelectric generators it is possible to produce energy from temperature gradients. Showing that, thermoelectricity can be a good strategy for energy harvesting and recovery. The thermoelectric efficiency is usually given by the dimensionless figure of merit, ZT. Currently, inorganic materials are commonly used in thermoelectric applications, however they present several disadvantages such as: scarcity of the raw materials and toxicity. Due to their interesting properties, organic materials, such as conducting polymers, have become an alternative to those inorganic materials. However, their thermoelectric efficiency is still very low compared with inorganic materials. For this reason, this thesis is focused on the synthesis and complete characterization of conducting polymers and hybrid materials for thermoelectric applications, developing new ways to increase the thermoelectric efficiency of organic materials. In addition, this thesis show the fabrication of thermoelectric generators and supercapacitor devices using materials synthesized in our laboratories.	en_US
dc.format.extent	252 p.	es_ES
dc.language.iso	en_US	es_ES
dc.subject	Termoelectricidad	es_ES
dc.subject	polímeros conductores	es_ES
dc.subject	supercondensadores	es_ES
dc.title	Thermoelectric devices and supercapacitors based on nanostructured semiconducting polymers for energy production and storage	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::QUÍMICA	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::QUÍMICA::Química macromolecular ::Otras	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::FÍSICA::Química física::Química-Física de Polímeros	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::FÍSICA::Física del estado sólido ::Propiedades de transporte de electrones	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::FÍSICA::Física del estado sólido ::Materiales compuestos	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES