Assembly and electrochemical testing of renewable carbon-based anodes in SIBs: a practical guide

Sodium-ion batteries (SIBs) are considered as a promising candidate to replace lithium-ion batteries (LIBs) in large-scale energy storage applications. Abundant sodium resources and similar working principles make this technology attractive to be implemented in the near future. However, the development of high-performance carbon anodes is a focal point to the upcoming success of SIBs in terms of power density, cycling stability, and lifespan. Fundamental knowledge in electrochemical and physicochemical techniques is required to properly evaluate the anode performance and move it in the right direction. This review aims at providing a comprehensive guideline to help researchers from different backgrounds (e.g., nanomaterials and thermochemistry) to delve into this topic. The main components, lab configurations, procedures, and working principles of SIBs are summarized. Moreover, a detailed description of the most used electrochemical and physicochemical techniques to characterize electrochemically active materials is provided

Vine Shoots-Derived Hard Carbons as Anodes for Sodium-Ion Batteries: Role of Annealing Temperature in Regulating Their Structure and Morphology

Sodium‐ion batteries (SIBs) are considered one of the most promising large‐scale and low‐cost energy storage systems due to the abundance and low price of sodium. Herein, hard carbons from a sustainable biomass feedstock (vine shoots) were synthesized via a simple two‐step carbonization process at different highest temperatures to be used as anodes in SIBs. The hard carbon produced at 1200 °C delivered the highest reversible capacity (270 mAh g−1 at 0.03 A g−1, with an acceptable initial coulombic efficiency of 71 %) since a suitable balance between the pseudographitic domains growth and the retention of microporosity, defects, and functional groups was achieved. A prominent cycling stability with a capacity retention of 97 % over 315 cycles was also attained. Comprehensive characterization unraveled a three‐stage sodium storage mechanism based on adsorption, intercalation, and filling of pores. A remarkable specific capacity underestimation of up to 38 % was also found when a two‐electrode half‐cell configuration was employed to measure the rate performance. To avoid this systematic error caused by the counter/reference electrode polarization, we strongly recommend the use of a three‐electrode setup or a full‐cell configuration to correctly evaluate the anode response at moderate and high current rates

Rendimiento de carbones derivados de sarmiento como ánodos en baterías de iones de sodio: efecto de la temperatura de carbonización

Los carbones duros son uno de los principales candidatos para ser usados como material activo en los ánodos de las baterías de iones de sodio (SIBs). Para este estudio se han producido carbones duros a partir de sarmiento de vid (biomasa residual) mediante un proceso termoquímico de dos etapas: una pirólisis lenta a 500 °C seguida de otra carbonización en atmósfera inerte a mayor temperatura. El carbón obtenido a 1200 °C entregó la mayor capacidad reversible (270 mAh g–1 a 0.03 A g–1) gracias al equilibrio alcanzado entre la presencia de dominios pseudografíticos, defectos y grupos funcionales en superficie. Este trabajo presenta una ruta de preparación verde y sencilla para obtener carbones duros con una morfología y microestructura única y una prometedora actividad electroquímica

Desarrollo de materiales carbonosos a partir de biomasa agrícola residual para su aplicación en baterías de iones de sodio

La presente comunicación aborda el desarrollo y puesta en marcha de un sistema experimental para la fabricación y caracterización de ánodos carbonosos. Dicho sistema permite evaluar la capacidad y propiedades electroquímicas de los carbones derivados de biomasa residual para su uso como electrodo en baterías de iones de sodio. &nbsp

Eliminación de microcontaminantes por nanofiltración con membranas asimétricas de película delgada MOF-Polímero

Durante el TFG, se desarrollaron membranas de poliimida P84, compuestas de película delgada (micras de espesor), para nanofiltración de disolventes orgánicos, a las que se incorporaron compuestos metal-orgánicos porosos (MOFs), con el objetivo de optimizar el flujo de las mismas sin comprometer su selectividad (ZIF-8, ZIF-11, ZIF-67 y ZIF-93). En este TFM se van a desarrollar esta clase de membranas pero para su aplicación a la eliminación de diferentes fármacos disueltos en agua mediante nanofiltración. Se pretende sintetizar membranas de capa fina de elevado rechazo y estabilidad mecánica y química a las que se incorporarán otros MOFs (ZIF-90, ZIF-93 y HKUST-1) mediante diferentes técnicas de síntesis

Desarrollo de membranas asimétricas de película delgada MOF-Polímero para nanofiltración

Este trabajo fin de grado, forma parte de la investigación sobre capas de separación ultrafinas (espesores del orden de la micra o incluso menor) del grupo de Catálisis, Separaciones Moleculares e Ingeniería de Reactores (CREG) de la Universidad de Zaragoza persiguiéndose la optimización de estas membranas para la nanofiltración de disolventes orgánicos (OSN). El principal objetivo de este trabajo fue la combinación de compuestos metal-orgánicos porosos (MOFs) pertenecientes a la subfamilia de los ZIFs (ZIF-8, ZIF-11, ZIF-67 y ZIF-93) con poliamida en membranas compuestas de película delgada (TFC). Se preparan membranas novedosas de doble capa MOF-TFC que consisten en sintetizar una capa de MOF sobre un soporte de poliimida mediante un proceso de síntesis interfacial y a continuación la polimerización interfacial de la poliamida. Por comparación se preparan membranas TFN-MOF en las que durante el proceso de polimerización de la poliamida sobre el soporte se incorporan las nanopartículas de MOFs. Además, también se modificaron algunos parámetros en la preparación del soporte poroso asimétrico de poliimida como la composición de la disolución de casting o la temperatura o la composición del baño de coagulación para comprobar como afectaban a las propiedades del mismo. Los resultados obtenidos de las membranas MOF-TFC y TFN-MOF en los experimentos de OSN se han comparado entre ellos y con membranas TFC sin MOF. Mediante las técnicas de caracterización de microscopía electrónica de barrido (SEM), SEM con microanálisis (SEM-EDX), difracción de rayos X (XRD) y el análisis termogravimétrico (TGA), se ha logrado establecer la correcta incorporación de los ZIFs en las membranas MOF-TFC y TFN-MOF. En el proceso de OSN, se utilizó como alimentación una disolución del colorante Amarillo crepúsculo (452 Da) en metanol, aplicando una presión de 20 bares para hacerla circular a través de la membrana y temperatura de 25 °C. Gracias a la incorporación de los MOFs, las membranas MOF-TFC y TFN-MOF han obtenido un mejor rendimiento en comparación con TFC. Los mejores resultados se han obtenido para los ZIFs ZIF-93 y ZIF-8 en la síntesis de TFN-MOF y ZIF-8 en MOF-TFC

Desarrollo de materiales carbonosos a partir de biomasa agrícola residual para su aplicación en baterías de iones de sodio

La presente comunicación aborda el desarrollo y puesta en marcha de un sistema experimental para la fabricación y caracterización de ánodos carbonosos. Dicho sistema permite evaluar la capacidad y propiedades electroquímicas de los carbones derivados de biomasa residual para su uso como electrodo en baterías de iones de sodio. &nbsp

Vine shoot-derived hard carbons as promising anodes for sodium-ion batteries: valorization of pig manure as HTC solvent

Sodium-ion batteries (SIBs) are one of the most promising candidates to replace lithium-ion batteries (LIBs) in grid-scale energy storage applications. The design of high-performance anodes and the fully understanding of the sodium storage mechanisms are the main bottleneck to overcome. Herein, a vine shoot-based hard carbon anode was synthesized via hydrothermal carbonization followed by a pyrolysis step (800 to 1200 °C). In addition to water, pig manure and diluted hydrochloric acid were tested as reaction media

Evaluation of two treatment strategies for the prevention of preterm birth in women identified as at risk by ultrasound (PESAPRO Trial): Study protocol for a randomized controlled trial

Background: Premature birth is considered one of the main problems in modern Obstetrics. It causes more than 50 % of neonatal mortality; it is responsible for a large proportion of infant morbidity and incurs very high economic costs. Cervical length, which can be accurately measured by ultrasound, has an inverse relationship with the risk of preterm birth. As a result, having an effective intervention for asymptomatic patients with short cervix could reduce the prematurity. Although recently published data demonstrates the effectiveness of vaginal progesterone and cervical pessary, these treatments have never been compared to one another. Methods/Design: The PESAPRO study is a noncommercial, multicenter, open-label, randomized clinical trial (RCT) in pregnant women with a short cervix as identified by transvaginal ultrasonography at 19 to 22 weeks of gestation. Patients are randomized (1:1) to either daily vaginal progesterone or cervical pessary until the 37th week of gestation or delivery; whichever comes first. During the trial, women visit every 4 weeks for routine questions and tests. The primary outcome is the proportion of spontaneous preterm deliveries before 34 weeks of gestation. A sample size of 254 pregnant women will be included at 29 participating hospitals in order to demonstrate noninferiority of placing a pessary versus vaginal progesterone. The first patient was randomized in August 2012, and recruitment of study subjects will continue until the end of December 2015. Discussion: This trial assesses the comparative efficacy and safety between two accepted treatments, cervical pessary versus vaginal progesterone, and it will provide evidence in order to establish clinical recommendationsThe study has been funded by two national grants from the Spanish Ministry of Health and ISCIII