Ionic Liquid Electrolytes for Dye-Sensitized Solar Cells

This thesis studied the effect of mixing two ionic liquids at different ratios to form binary ionic liquid solvent in the electrolyte on the efficiency of the Dye- Sensitized Solar Cells (DSSCs). 1-Propyl-3-Methylimidazolium Iodide (PMImI) is mixed with 1-Butyl-3-Methylimidazolium Thiocynate(BMmISCN) at four different ratios and the efficiency of the DSSCs is measured. The addition of BMImSCN in PMImI is to overcome the problems faced by pure ionic liquid which are high viscosity and low ion mobility that limits the transportation of iodide/triiodide and the restoration of the oxidized dye. Adding the BMImSCN to the imidazolium iodide ionic liquid can lower the viscosity of the solution and improve the iodide/triiodide diffusion in the electrolyte. The effect of mixing different ratios of these ionic liquids on the viscosity and iodide/triiodide diffusion in the solution is studied. Based on the result obtained from the experimental work, the addition of low viscosity ionic liquid which is BMImSCN into the high viscosity PMImI reduced the mass transport limitation of triiodide in the electrolyte by lowering the viscosity of the ionic liquid. The ratio 1:0.75 has been identified as the best ratio of binary ionic liquid of PMImI:BMImSCN as it has the highest efficiency among all the electrolyte. This work has provided useful insight for further improvement of binary ionic liquid electrolyte for DSSCs

Stetson Weekly Collegiate, Vol. 24, No. 09, January 13, 1912

Stetson University student newspaper, written by the students and published at Stetson University. It started publication in 1887 as the DeLand Collegiatehttps://stars.library.ucf.edu/cfm-stetsoncollegiate/1415/thumbnail.jp

Mesoporöse Kohlenstoffmaterialien und Nanokomposite für die Anwendung in Superkondensatoren

Die effiziente Speicherung von elektrischer Energie im elektrochemischen System des Superkondensators wird realisiert durch die Ausrichtung von Elektrolytionen im elektrischen Feld polarisierter, poröser Kohlenstoffelektroden. Der Energieinhalt und die Leistungscharakteristika der elektrostatischen Zwischenspeicherung von Energie bei Lade- und Entladezeiten von wenigen Sekunden bis zu einigen Minuten wird entscheidend durch die Eigenschaften der zur Ladungsspeicherung genutzten Grenzfläche zwischen dem Elektrodenmaterial und dem Elektrolyten bestimmt. Für die Optimierung des Energieinhaltes und der Leistungscharakteristika von Superkondensatoren durch die rationale Modifizierung dieser Grenzfläche konnten entscheidende Trends herausgearbeitet werden. Durch Einbindung eines pseudokapazitiven Eisenoxids in die spezifische Oberfläche des mesoporösen CMK-3 im Redoxverfahren ist die Darstellung einer neuartigen Nanokompositstruktur möglich. Diese weißt eine dreifach höhere spezifische Kapazität im Vergleich zur nicht-modifizierten Kohlenstoffoberfläche unter Beibehaltung der Strombelastbarkeit der Kohlenstoffmatrix auf. Entscheidend für die Weiterentwicklung von Synthesestrategien und die anwendungsorientierte Optimierung für Nanokompositstrukturen ist deren ausführliche Charakterisierung mittels angepasster Verfahren. Die in dieser Arbeit erstmals zur Analyse von porösen CMK-3 basierten Nanokompositstrukturen verwendeten Methoden der Aufnahme eines Tiefenprofils mittels Auger Elektronen Spektroskopie (DP-AES) und der energiegefilterten Transmissionselektronenmikroskopie (EF-TEM) lieferten die Grundlage zur Weiterentwicklung der rationalen, nanoskaligen Grenzflächenfunktionalisierung. In einem weiteren, stark vereinfachten und effektiveren Verfahren der Schmelzimprägnierung der porösen Matrix mit Nitrathydraten, sowie deren anschließendes Kalzinieren zum Übergangsmetall, respektive pseudokapazitiven Übergangsmetalloxid, konnte eine nochmals optimierte Nanokompositstruktur dargestellt werden. Das entwickelte Verfahren wurde für die Einbettung von Nickel/Nickeloxid und Eisen/Eisenoxid in die Oberfläche des mesoporösen CMK-3 eingesetzt. Ein gesteigerter Energieinhalt, wie auch eine deutlich gesteigerte Stabilität der Kapazität bei hohen Strombelastungen für die resultierenden Elektrodenmaterialien konnte eindeutig nachgewiesen werden. Die signifikante Erhöhung der Leistungscharakteristika ist dabei auf die optimale Kontaktierung des Übergangsmetalloxids durch das Übergangsmetall als Leitfähigkeitsadditiv im Sinne einer Kern-Schale Struktur realisiert. Der für das Nanokomposit C-FeO10 berechnete Kapazitätsverlust von < 11 % bei Erhöhung der spezifischen Stromstärke von 1 A/g auf 10 A/g verdeutlicht die beeindruckende Strombelastbarkeit des Materials. In einem weiteren in dieser Arbeit diskutierten Ansatz zur Steigerung des Energieinhaltes eines Superkondensators wurde auf die Verwendung von Ionischen Flüssigkeiten (IL) als Elektrolyt eingegangen. Die gezielte Darstellung eines oberflächenmodifizierten aus Cabiden gewonnen Kohlenstoffmaterials (CDC) unter Beibehaltung der Textur des porösen Systems ermöglichte die Untersuchung des Einflusses der Oberflächencharakteristika des Elektrodenmaterials auf die Strombelastbarkeit des Energiespeichers. Es konnte klar herausgestellt werden, dass für den vielversprechenden IL-Elektrolyten EMIBF4 eine verminderte Polarität, sowie die Abwesenheit azider Protonen an der Oberfläche des Kohlenstoffs deutlich zur Steigerung der Strombelastbarkeit des Speichers beiträgt. Realisiert wurde die Modifizierung der Oberfläche durch deren Chlorierung. Die Einordnung der vielversprechenden Kombinationen aus maßgeschneiderten Elektrodenmaterialien und Elektrolytsystemen wurde anhand der Kenngrößen im Ragone-Diagramm vorgenommen. Die Ergebnisse der Arbeit reihen sich in die derzeit schnell voranschreitende Technologieentwicklung bei Superkondensatoren ein

Ionic Liquid Electrolytes for Dye-Sensitized Solar Cells

This thesis studied the effect of mixing two ionic liquids at different ratios to form binary ionic liquid solvent in the electrolyte on the efficiency of the Dye- Sensitized Solar Cells (DSSCs). 1-Propyl-3-Methylimidazolium Iodide (PMImI) is mixed with 1-Butyl-3-Methylimidazolium Thiocynate(BMmISCN) at four different ratios and the efficiency of the DSSCs is measured. The addition of BMImSCN in PMImI is to overcome the problems faced by pure ionic liquid which are high viscosity and low ion mobility that limits the transportation of iodide/triiodide and the restoration of the oxidized dye. Adding the BMImSCN to the imidazolium iodide ionic liquid can lower the viscosity of the solution and improve the iodide/triiodide diffusion in the electrolyte. The effect of mixing different ratios of these ionic liquids on the viscosity and iodide/triiodide diffusion in the solution is studied. Based on the result obtained from the experimental work, the addition of low viscosity ionic liquid which is BMImSCN into the high viscosity PMImI reduced the mass transport limitation of triiodide in the electrolyte by lowering the viscosity of the ionic liquid. The ratio 1:0.75 has been identified as the best ratio of binary ionic liquid of PMImI:BMImSCN as it has the highest efficiency among all the electrolyte. This work has provided useful insight for further improvement of binary ionic liquid electrolyte for DSSCs

Applications of Ionic Liquids in Elastomeric Composites: A Review

Ionic liquids (ILs) are organic salts that are liquid at ambient temperatures. ILs are considered a versatile class of chemicals because their properties can be easily tailored for specific applications. Due to their negligible vapor pressure, non-flammability, and thermal stability in the temperature range for preparation and processing of elastomeric composites, ILs are being used increasingly in the field of elastomer science and technology. In this review, the advantages of ILs as functional additives for elastomeric composites are discussed, with special emphasis on their use as dispersing agents for fillers, components of conducting rubber composites, crosslinkers or components of crosslinking systems