| Date: |
2019 |
| Description: |
39 pag. |
| Abstract: |
En els últims anys, l'augment de l'ús d'aparells elèctrics ha comportat l'augment de la quantitat de residus generats portant a una creixent contaminació a nivell mundial. L'energia química emmagatzemada depèn dels reactius redox usats, que en la majoria de piles actuals es basen en les reaccions de reducció-oxidació de metalls pesants difícils de eliminiar o recuperar. A partir d'aquí, neix la necessitat d'avançar cap a una tecnologia més avançada, eficient, respectuosa amb el medi ambient, portàtil i de baix cost energètic amb l'objectiu de reduir la producció dels dispositius anteriors i la generació de deixalles. Actualment, s'han integrat els coneixements sobre microfluids als de les cel·les de combustible. En aquestes cel·les de flux, el combustible i les espècies químiques que intervenen s'introdueixen a través d'un sistema de microcanals que resulten en un flux laminar paral·lel d'aquestes espècies, separant-les així sense necessitat d'incorporar una membrana. D'altra banda, aquests dispositius necessiten l'existència de bombes i un sistema de sortida per mantenir el flux constant. Amb l'objectiu d'incorporar un mecanisme de bombeig propi, s'estudien els sistemes microfluídics basats en paper. Aquests sistemes contenen uns canals fets de fibres de cel·lulosa capaços de generar un flux del líquid per capil·laritat, evitant l'ús de les bombes abans esmentades. En aquestes bateries de flux dels elèctrodes actuen com un mitjà de transferència de càrrega i prenen un paper actiu en les reaccions redox. A més, aquests dispositius són flexibles, portàtils, barats i aplicables a tecnologies de diagnòstic medicinal així com en el desenvolupament de fonts d'energia. En aquest treball l'objectiu principal serà el desenvolupament d'una pila de flux basat en compostos de paper i fibres de carboni amb la idea d'obtenir un dispositiu de baix cost, biodegradable, d'eliminació segura i portàtil. En treballs anteriors s'ha aconseguit dissenyar una pila amb les mateixes finalitats basada únicament en flux capil·lar. Ara, l'objectiu marcat és el desenvolupament d'una cel·la de flux que actuï mitjançant un règim d'evaporació. Per tant, al llarg del projecte, s'estudiarà la validació de les espècies redox, la caracterització de flux capil·lar i per evaporació de la pila i les seves característiques electroquímiques amb l'objectiu de conèixer si és viable el desenvolupament d'una pila basada en el flux per evaporació, fent-la així més duradora en el temps. |
| Abstract: |
En los últimos años, el aumento del uso de aparatos eléctricos ha conllevado al aumento de la cantidad de residuos generados llevando a una creciente contaminación a nivel mundial. La energía química almacenada depende de los reactivos redox usados, que en la mayoría de pilas actuales se basan en las reacciones de reducción-oxidación de metales pesados dificiles de eliminiar o recuperar. A partir de aquí, nace la necesidad de avanzar hacia una tecnología más avanzada, eficiente, respectuosa con el medio ambiente, portátil y de bajo coste energético con el objetivo de reducir la producción de los dispositivos anteriores y la generación de desechos. Actualmente, se han integrado los conocimientos sobre microfluíidos a los de las celdas de combustible. En estas celdas de flujo, el combustible i las especies químicas que intervienen se introducen a través de un sistema de microcanales que resultan en un flujo laminar paralelo de estas especies, separándolas así sin necesidad de incorporar una membrana. Por otro lado, estos dispositivos necesitan la existencia de bombas y un sistema de salida para mantener el flujo constante. Con el objetivo de incorporar un mecanismo de bombeo propio, se estudian los sistemas microfluídicos basados en papel. Estos sistemas contienen unos canales hechos de fibras de celulosa capaces de generar un flujo del líquido por capilaridad, evitando el uso de las bombas antes mencionadas. En estas baterías de flujo los electrodos actúan como un medio de transferencia de carga y toman un rol activo en las reacciones redox. Además, estos dispositivos son flexibles, portátiles, baratos y aplicables a tecnologías de diagnóstico medicinal así como en el desarrollo de fuentes de energía. En este trabajo el objetivo principal será el desarrollo de una pila de flujo basado en compuestos de papel y fibras de carbono con la idea de obtener un dispositivo de bajo coste, biodegradable, de eliminación segura y portátil. En trabajos anteriores se ha conseguido diseñar una pila con las mismas finalidades basada únicamente en flujo capilar. Ahora, el objetivo marcado es el desarrollo de una celda de flujo que actue mediante un régimen de evaporación. Por lo tanto, a lo largo del proyecto, se estudiará la validación de las especies redox, la caracterización de flujo capilar y por evaporación de la pila y sus características electroquímicas con el objetivo de conocer si es viable el desarrollo de una pila basada en el flujo por evaporación, haciéndola así más duradera en el tiempo. |
| Abstract: |
In recent years, the use of electrical appliances has increased and that has led to an increase in the amount of waste generated, leading to increasing pollution worldwide. The stored chemical energy depends on the redox reagents used, which in most current batteries are based on the heavy metal reduction-oxidation reactions difficult to eliminate or recover. From here, the need to move towards a more advanced technology, efficient, respectful with the environment, portable and low energy cost with the aim of reducing the production of the previous devices and waste generation. Currently, knowledge about microfluidics has been integrated into those of fuel cells. In these flow cells, the fuel and the chemical species that intervene are introduced through a microchannel system that result in a parallel laminar flow of these species, separating them without the need to incorporate a membrane. On the other hand, these devices need the existence of pumps and an exit system to keep the flow constant. In order to incorporate their own pumping mechanism, paper-based microfluidic systems are studied. These systems contain channels made of cellulose fibers capable of generating a liquid flow by capillarity, avoiding the use of the aforementioned pumps. In these flow batteries the electrodes act as a means of charge transfer and take an active role in the redox reactions. In addition, these devices are flexible, portable, cheap and applicable to medical diagnostic technologies as well as in the development of energy sources. In this work, the main objective will be the development of a paper and carbon fiber based flow cell with the idea of obtaining a low cost, biodegradable, safe and portable disposal device. In previous works it has been possible to design a battery with the same purposes based only on capillary flow. Now, the marked objective is the development of a flow cell that acts through an evaporation regime. Therefore, throughout the project, the validation of the redox species, the characterization of capillary flow and by evaporation of the battery and its electrochemical characteristics will be studied in order to study the viability of the development of a battery based on a flow through evaporation, thus making it more durable over time. |
| Note: |
Premi UAB de la Fundació Autònoma Solidària (FAS) als millors Treballs de Fi de Grau sobre desenvolupament sostenible i justícia global. 3a Edició, curs 2018/2019 |
| Rights: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria de l'obra original.  |
| Language: |
Castellà |
| Studies: |
Química [2502444] |
| Study plan: |
Grau en Química [953] |
| Document: |
Treball final de grau ; Text |
| Subject: |
Cel·la de combustible ;
Cel·la de flux ;
Cel·la de flux basada en l'evaporació ;
Flux capil·lar ;
Quinones ;
Evaporació ;
Residus electrònics ;
Biodegradable ;
Celda de combustible ;
Celda de flujo ;
Celda de flujo basada en la evaporación ;
Flujo capilar ;
Quinonas ;
Evaporación ;
Residuos electrónicos ;
Flow cell ;
Flow cell based on evaporation ;
Capillary flow ;
Evaporation ;
Electronic waste |
guest ::
dir.
