Κατασκευή σύνθετων ηλεκτροδίων με βάση τα νανοδομημένα υλικά άνθρακα για τη χρήση τους σε ηλεκτροχημικές διεργασίες επεξεργασίας νερού

Αλ Σαμίστι, Λίνα; Al Samisti, Lina

dc.contributor.author	Αλ Σαμίστι, Λίνα	el
dc.contributor.author	Al Samisti, Lina	en
dc.date.accessioned	2020-09-29T14:10:53Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51199
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18897
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Νανοδομές άνθρακα	el
dc.subject	Χωρητικός απιονισμός	el
dc.subject	Ηλεκτρόδια άνθρακα	el
dc.subject	Αφαλάτωση	el
dc.subject	mCDI	en
dc.subject	Carbon nanotubes	en
dc.subject	Capacitive deionization	en
dc.subject	Carbon electrodes	en
dc.subject	Desalination	en
dc.subject	Carbon nanostructures	en
dc.title	Κατασκευή σύνθετων ηλεκτροδίων με βάση τα νανοδομημένα υλικά άνθρακα για τη χρήση τους σε ηλεκτροχημικές διεργασίες επεξεργασίας νερού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Επιστήμη υλικών	el
heal.dateAvailable	2021-09-28T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-15
heal.abstract	Πολλές μέθοδοι επεξεργασίας του νερού προς απομάκρυνση αλάτων και ιόντων μετάλλων έχουν προταθεί λόγω της επιτακτικής ανάγκης για επίλυση των ζητημάτων λειψυδρίας. Η πιο ευρέως αναγνωρισμένη και εμπορικά χρησιμοποιούμενη μέθοδος είναι η αντίστροφη ώσμωση, με βασικό μειονέκτημα το υψηλό ενεργειακό κόστος. Ωστόσο, με την ανάδειξη της σημασίας των ενεργειακά βιώσιμων τεχνολογιών, έχουν καταγραφεί σημαντικές προσπάθειες αντικατάστασης των συμβατικών μεθόδων με εναλλακτικές που θεωρούνται πιο φιλικές προς το περιβάλλον, ενώ κατά περιπτώσεις έχουν αποδειχθεί και πιο αποδοτικές. Αρχές της δεκαετίας του 1970, άρχισε να θεμελιώνεται ο χωρητικός απιονισμός και πολύ πιο πρόσφατα ο χωρητικός απιονισμός με τη χρήση μεμβράνης (mCDI). Πρόκειται για μια καινοτόμο μέθοδο απιονισμού του νερού η οποία βασίζεται στην εφαρμογή ηλεκτρικού δυναμικού σε δύο ηλεκτρόδια, μία άνοδο και μία κάθοδο, οι οποίες φέρουν στην επιφάνεια τους μια μεμβράνη ιοντοεναλλαγής (AlMarzooki et al, 2014). Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η τεχνική του χωρητικού απιονισμού με μεμβράνη για εφαρμογές αφαλάτωσης του υφάλμυρου νερού, δηλαδή αφαίρεσης των ιόντων χλωριούχου νατρίου από αυτό. Πιο συγκεκριμένα, δόθηκε έμφαση στην κατασκευή πολυμερικών μεμβρανών και ηλεκτρόδιων, κάνοντας χρήση πολυμερών εναλλαγής ιόντων και στην αξιολόγηση της καταλληλότητας των σύνθετων ηλεκτροδίων που παράχθηκαν για εφαρμογή σε σύστημα χωρητικού απιονισμού με μεμβράνη. Για την κατασκευή των ηλεκτροδίων, η μελέτη αρχικά επικεντρώθηκε στην παρασκευή μεμβρανών οι οποίες αργότερα ενσωματώθηκαν πάνω σε φύλλο γραφίτη (current collector). Πιο αναλυτικά, ένα σημαντικό τμήμα της εργασίας αφιερώθηκε στη μελέτη και επιλογή των κατάλληλων υλικών και των ιδανικών ποσοτήτων αυτών των υλικών ώστε να ικανοποιούνται οι επιθυμητές προδιαγραφές και παράμετροι. Τέτοιες είναι η καλή διασπορά των νανοϋλικών άνθρακα στο διάλυμα καθώς κι η θερμική και δομική σταθερότητα τους στο υδάτινο περιβάλλον. Ως αποτέλεσμα αυτής της μελέτης, οι μεμβράνες κατασκευάστηκαν από ένα μείγμα πολυβινυλικής αλκοόλης (PVA), και πολυμερών εναλλαγής ιόντων, πολυαιθυλενιμίνης (PEI) για την κάθοδο και χλωριούχο διμεθυλοδιαλλυλαμμώνιο (DMDAAC) για την άνοδο, ενεργού άνθρακα (AC) και νανοδομών άνθρακα (νανοσωλήνων άνθρακα ή οξειδίου του γραφενίου). Οι μεμβράνες με τα βέλτιστα δομικά χαρακτηριστικά ενσωματώθηκαν με μέθοδο casting σε φύλλο γραφίτη 10 cm x 10 cm στερεωμένο σε μήτρα από Teflon για να σχηματιστούν τα τελικά ηλεκτρόδια. Ορισμένες από τις παρασκευαζόμενες μεμβράνες και ηλεκτρόδια υποβλήθηκαν σε εμβάπτιση σε διάλυμα χλωριούχου νατρίου για να ελεγχθεί η συνοχή τους. Επίσης, εφαρμόστηκαν τεχνικές χαρακτηρισμού, όπως η περίθλαση ακτινών Χ (XRD), η ηλεκτρονιακή μικροσκοπία σάρωσης (SEM), η θερμοστατική ανάλυση (TG), η μέτρηση γωνίας επαφής για την εκτίμηση των τεχνικών χαρακτηριστικών τους και ο ηλεκτροχημικός χαρακτηρισμός μέσω κυκλικής βολταμμετρίας (CV) για τον έλεγχο καταλληλότητας τους σε χρήση mCDI.	el
heal.advisorName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	100 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false