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Accueil du site > Productions scientifiques > Séminaires à PHENIX > 2012 > Séminaire 14.03.2012 - 13h30

Séminaire 14.03.2012 - 13h30

par Benjamin Rotenberg - 5 mars 2012

Céline Merlet, de l’équipe Electrochimie et Liquides Ioniques, présentera un séminaire le 14 mars 2012 à 13h30 dans la bibliothèque du laboratoire PECSA (7e étage, bâtiment F, porte 754) intitulé :

Comprendre le mécanisme de charge des supercondensateurs grâce à la dynamique moléculaire

Résumé

La transition des énergies fossiles aux énergies renouvelables et durables passe par le développement de systèmes de stockage compatibles avec la disponibilité restreinte ou aléatoire de ces nouvelles énergies. Les supercondensateurs (ou condensenteurs à double couche électrochimique) stockent l’énergie à l’interface électrode/électrolyte par adsorption réversible des ions. Ainsi, ces systèmes bénéficient de temps de charge/décharge courts et d’une grande cyclabilité par rapport aux batteries. Cependant, à l’heure actuelle, ces dispositifs de stockage restent moins performants que les accumulateurs Li-ion en termes de densité énergétique. La démonstration récente que l’utilisation de carbone nanoporeux comme matériau d’électrode conduisait à une augmentation significative de la capacité a permis de réévaluer les performances accessibles aux supercondensateurs. Cette hausse de capacité est associée à l’entrée d’ions dans des pores sub-nanométriques. Malgré les études expérimentales et théoriques menées dans ce domaine, le mécanisme moléculaire à l’origine de ce phénomène reste non élucidé. Les simulations moléculaires menées au laboratoire portent sur des liquides ioniques confinés entre des électrodes de carbone et incluent deux facteurs clés : la polarisation des électrodes par les ions de l’électrolyte et une représentation réaliste de la structure des électrodes aussi bien dans le cas du graphite que dans celui des carbones nanoporeux. Au cours des simulations, une différence de potentiel est appliquée aux bornes du supercondensateur induisant des changements de structure locale, dans le liquide ionique, au niveau de l’interface électrode/électrolyte. La comparaison des résultats (structure, capacité) observés pour les deux types d’électrodes permet de suggérer un mécanisme expliquant l’augmentation de capacité dans les carbones nanoporeux.

Références

- J. Chmiola, G. Yushin, Y. Gogotsi, C. Portet, P. Simon, P.-L. Taberna, Anomalous Increase in Carbon Capacitance at Pore Sizes Less Than 1 Nanometer, Science 313 (2006) 1760

- C. Merlet, M. Salanne, B. Rotenberg, P.A. Madden, Imidazolium Ionic Liquid Interfaces with Vapor and Graphite : Interfacial Tension and Capacitance from Coarse-Grained Molecular Simulations, J. Phys. Chem. C 115 (2011) 16613

- J.C. Palmer, A. Llobet, S.-H. Yeon, J.E. Fisher, Y. Gogotsi, K.E. Gubbins, Modeling the structural evolution of carbide-derived carbons using quenched molecular dynamics, Carbon 48 (2010) 1116

- C. Merlet, B. Rotenberg, P.A. Madden, P.-L. Taberna, P. Simon, Y. Gogotsi, M. Salanne, On the molecular origin of supercapacitance in nanoporous carbon electrodes, Nature Materials (2012)

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