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Impatto dei parametri strutturali e chimici sulle proprietà capacitive di nanotubi di carbonio

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Capitolo 1 Introduzione 1.1 Considerazioni generali I capacitori elettrochimici (EC) noti anche come supercapacitori o ultracapacitori (“power capa- citors”, “gold capacitors” o “power cache”) sono capacitori in cui l’accumulo di energia si verifica all’interfaccia elettrodo-elettrolita. Convenzionalmente i supercapacitori sono stati classificati in due categorie in base al meccanismo di accumulo di carica: capacitori di doppio strato elettri- co (EDLC) che accumulano la carica elettrostaticamente utilizzando l’adsorbimento reversibile di ioni dell’elettrolita su materiali attivi elettrodicamente che siano elettrochimicamente stabili e abbiano un’area superficiale specifica (SSA) altamente accessibile. La separazione di carica che occorre all’interfaccia elettrodo-elettrolita all’atto della polarizzazione dell’elettrodo, idealmente polarizzabile, produce una capacità di doppio strato elettrico C (EDL): C = " r " 0 A d oppure C A = " r " 0 d (1.1.1) dove r è la costante dielettrica dell’elettrolita," 0 è la costante dielettrica del vuoto, d è la distanza della separazione di carica e A è l’area superficiale elettrodica. Nel meccanismo di accumulo di carica negli elettrodi EDLC non sono coinvolte reazioni redox, conseguentemente non ci sono cambiamenti chimici o di composizione, per tali ragioni l’accumulo carica negli EDLC è altamente reversibile e consente di raggiungere una stabilità molto alta nei successivi cicli di carica-scarica. Il materiale elettrodicamente attivo utilizzato negli EDLC è carbonio dal momento che esso offre una combinazione ottimale di (i) elevata conduttività elettrica, (ii) elevata area superficiale specifica (SSA) e (iii) stabilità elettrochimica su ampi range di potenziale sia in elettroliti acquosi che in elettroliti non acquosi. Materiali ideali per EDLC devono infatti possedere: • Una grande area attiva che possa entrare in contatto con l’elettrolita per il caricamento capacitivo. • Buona conduttività elettrica e basse resistenze di sheet per ridurre le perdite in potenza derivanti dalla resistenza interna intrinseca del materiale elettrodico. • Un network poroso ad alta connettività che garantisca elevate mobilità ed accessibilità degli ioni dell’elettrolita e riduzione delle lunghezze dei loro percorsi di migrazione/diffusione. • Giusto compromesso tra mesoporosità e microporosità [1]; la mesoporosità favorisce elevate performance di potenza, la microporosità favorisce elevate densità di energia. Più grandi capacità vengono osservate per elevate aree superficiali specifiche (SSA) con ampie distribu- zioni delle dimensioni dei micropori piuttosto che per elevate aree superficiali specifiche con 5
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Impatto dei parametri strutturali e chimici sulle proprietà capacitive di nanotubi di carbonio

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Informazioni tesi

  Autore: Giovanni Zuccari
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2013-14
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Chimica
  Relatore: Maria Letizia Terranova
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 532

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Parole chiave

nanotubi di carbonio
supercapacitori

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