Dinâmica molecular de líquidos iônicos para sistemas de armazenamento de energia

Dinâmica molecular de líquidos iônicos para sistemas de armazenamento de energia

Author Sampaio, Abner Massari Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Siqueira, Leonardo José Amaral de Autor UNIFESP Google Scholar
Graduate program Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade
Abstract Líquidos Iônicos (LI’s) são sais fundidos à baixas temperaturas e têm sido amplamente estudados como eletrólitos para baterias e supercapacitores, em função de suas estabilidades eletroquímicas, viscosidades relativamente baixas e condutividades iônicas intrínsecas. Neste trabalho, um conjunto de parâmetros de campo de força foi proposto para o líquido iônico bis(trifluorometano-sulfonil)imideto de 2-metóxi-etil-metil-sulfônio ([S12G1][NTf2]) puro e em solução 1,5 M e 3,0 M com acetonitrila. Os parâmetros demonstraram ser capazes de descrever satisfatoriamente propriedades de transporte deste líquido iônico (viscosidade e condutividade iônica), bem como a sua densidade em diferentes temperaturas. Análises da estrutura do líquido iônico puro e em solução com acetonitrila foram realizadas e demonstram que os ânions estão preferencialmente arranjados na região do átomo de enxofre do cátion e evitam a região da função éter devido à repulsão gerada da interação com o átomo de oxigênio. Já os cátions, estão arranjados na região dos átomos de oxigênio e enxofre do ânion e evitam a região dos átomos de flúor. As análises estruturais também elucidam qual o impacto da presença de acetronitrila no arranjo entre cátions e ânions. Simulações do líquido iônico confinado entre eletrodos de carbono poroso também foram realizadas. Os resultados obtidos apontam que a organização estrutural do líquido iônico [S12G1][NTf2] é bastante distinta da estrutura obtida utilizando-se o líquido iônico bis(trifluorometano-sulfonil)imideto de 2-(metóxi)-etil-trietil-fosfônio ([P222,2O1][NTf2]), também estudado em nosso grupo de pesquisa, e promovem uma melhor performance do líquido iônico contendo o cátion sulfônico em termos de energia armazenada pelo supercapacitor.

Ionic liquids are molten salts at low temperatures and have been widely studied as electrolytes for batteries and supercapacitors due to their electrochemical stability, relatively low viscosity, and intrinsic ionic conductivity. In this work, a set of force field parameters was proposed for the pure ionic liquid 2-methoxy-ethyl-methylsulfonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ([S12G1][NTf2]) and its 1,5 M and 3,0 M solutions with acetonitrile. The parameters are able to describe transport properties (viscosity and ionic conductivity) of this ionic liquid as well as its density at different temperatures. Structure analysis of the pure ionic liquid and its mixtures with acetonitrile were performed and demonstrated that the anions are preferably arranged in the region of the sulfur atom of the cation and avoid the ether function region due to the repulsion generated from the interaction with the oxygen atom. The cations are arranged around the oxygen and sulfur atoms of the anion and avoid the fluorine atoms region. The structural analyzes also elucidate the impact of the presence of acetonitrile in the arrangement between cations and anions. Simulations of the confined ionic liquid between porous carbon electrodes were also performed. The results show that the structural organization of the sulfonium based ionic liquid [S12G1][NTf2] is slightly different from the structure obtained using the 2-methoxy-ethyl-triethylsulfonium bis(trifluoromethane-sulfonyl)imide ([P222,2O1][NTf2]) - also studied in our research group – and promote a better performance in terms of energy stored by the supercapacitor, in spite of lower electrochemical window
Keywords Líquidos iônicos
Supercapacitores
Energia
Dinâmica molecular
Sulfônio
Ionic liquids
Supercapacitors
Energy
Molecular dynamics
Sulfonium
xmlui.dri2xhtml.METS-1.0.item-coverage Diadema
Language Portuguese
Sponsor Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Date 2019
Research area Ciências Moleculares da Sustentabilidade
Knowledge area Ciências da sustentabilidade
Publisher Universidade Federal de São Paulo
Extent 66 f.
Access rights Closed access
Type Dissertation
URI https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/57408

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Name: Dissertação - Abner Massari Sampaio.pdf
Size: 1.709Mb
Format: PDF
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