High performance of symmetric micro supercapacitors based on silicon nanowires using N-methyl-N-propylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide as electrolyte

This work describes the development and performance of a symmetric microsupercapacitor made of nanostructured electrodes based on silicon nanowires (SiNWs) deposited using chemical vapor deposition (CVD) on silicon substrates. The performance of the SiNWs micro-supercapacitor employing an aprotic ionic liquid (N-methyl-N-propylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide) (PYR13TFSI) as an electrolyte was able to deliver a maximal power density of 182 mW cm-2 and a specific energy of 190 µJ cm-2 operating at a wide cell voltage of 4V with a quasi-ideal capacitive behaviour. The lifetime of the device exhibited a remarkable electrochemical stability retaining 75 % of the initial capacitance after several million galvanostatic charge-discharge cycles at a high current density of 1 mA cm-2. Furthermore, a coulombic efficiency of approximately 99 % was obtained after galvanostatic cycling test without structural degradation on the morphology of SiNWs

SiNWs-based electrochemical double layer micro-supercapacitors with wide voltage window (4V) and long cycling stability using a protic ionic liquid electrolyte

The present work reports the use and application of a novel protic ionic liquid (triethylammonium bis(tri fluoromethylsulfonyl)imide; NEtH TFSI) as an electrolyte for symmetric planar micro-supercapacitors based on silicon nanowire electrodes. The excellent performance of the device has been successfully demonstrated using cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge cycles and electrochemical impedance spectroscopy. The electrochemical characterization of this system exhibits a wide operative voltage of 4 V as well as an outstanding long cycling stability after millions of galvanostatic cycles at a high current density of 2 mA cm. In addition, the electrochemical double layer micro-supercapacitor was able to deliver a high power density of 4 mWcm in a very short time pulses (a few ms). Our results could be of interest to develop prospective on-chip micro-supercapacitors using protic ionic liquids as electrolytes with high performance in terms of power and energy densities

Nanostructuration de couches actives pour piles à combustible PEM

La technologie de piles à combustible PEM (Proton Exchange Membrane) voit encore sa commercialisation limitée du fait de son coût élevé. L'un des éléments les plus coûteux est le catalyseur, constitué de platine, métal noble, représentant 25 % du coût global. L'étude mise en place dans le cadre de cette thèse s'oriente vers l'amélioration de l'utilisation de cet élément. La voie de nanostructuration s'avère d'un intérêt majeur afin de maintenir des tailles de structure proposant des propriétés électrocatalytiques intéressantes. De plus, l'élaboration électrochimique de catalyseurs présente l'avantage majeur de remplir l'une des conditions nécessaires en pile à combustible : le contact électronique. La réunion des deux précédents points nous a permis de mettre en place un procédé d'élaboration électrochimique de nanostructures, ensuite charactérisées par méthodes électrochimiques et physiques afin d'évaluer et de comprendre leurs propriétés catalytiques.A key point for the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) improvement and commercialization is the enhancement of mass specific electroactivity of platinum to reduce the cost (about 25% of the overall cost). The study set up as part of this thesis is directed towards improving the use of this element. Nanostructuration is of major interest to maintain the size structure offering interesting electrocatalytic properties. In addition, the development of electrochemical catalysts has the major advantage of satisfying the necessary conditions in fuel cell: the electronic contact. We propose an innovative process to elaborate a metal nanowires array on microporous substrate which allows gas diffusion by a simple electrodeposition method. As-made structures had been physically and electrochemically characterized to evaluate and understand their electrocatalytic activity.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Immobilisation d'objets biologiques sur des polymères type polypyrrole-biotine et détection par électrochimiluminescence pour l'élaboration de biopuces

L'objectif de ce travail est double, à savoir: (i) étudier un nouveau mode d'immobilisation de brins d'ADN (ODN) à la surface d'un polymère conducteur électronique via le système biologique biotine/avidine, et (ii) tester une nouvelle technique de détection pour l'hybridation de l'ADN basée sur l' électrochimiluminescence (ECL). La stratégie d'immobilisation consiste en l'électrosynthèse d'un film de polypyrrole fonctionnalisé par des molécules de biotine qui serviront ensuite de points d'ancrage pour les ODN sondes, eux-mêmes biotinylés, grâce au système " sandwich" biotine/avidine/biotine. Dans un premier temps, nous présentons la synthèse chimique de plusieurs monomères pyrrole-biotine, ainsi que la synthèse et la caractérisation électrochimique des différents polymères associés. La construction de l'assemblage moléculaire polypyrrole-biotine/avidine/ODN sondes a été ensuite suivie grâce à des mesures microgravimétriques. Enfin, nous avons démontré l'efficacité de ce mode d'ancrage envers l'hybridation d'un ODN cible complémentaire en solution, mais aussi la possibilité de réaliser un capteur à ADN régénérable grâce à la dénaturation du complexe biotine/avidine sans altérer les propriétés fonctionnelles de la couche biotinylée. Des tests de fluorescence ont été également entrepris pour confirmer les résultats gravi métriques après chaque hybridation. Dans un deuxième temps, nous avons prouvé que la détection de l 'hybridation par ECL est parfaitement adaptée à notre système, car il est possible de lire ce phénomène à l'interface d'un film de polypyrrole grâce à l'ancrage sur l'ODN cible hybridé d'un marqueur ECL adapté, le luminophore luminol. Cette technique de détection optique a permis d'obtenir une réponse sensible et quantitative. Appliquée aux biopuces, elle ouvre donc la perspective de mesures quantitatives de l'hybridation, contrairement à la détection par fluorescence, tout en conservant la sensibilité des détecteurs optiques.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Etude de l'électroluminescence de complexe de ruthénium sur polymère conducteur électronique et de la transduction électrochimique par des films de polypyrrole-3 substitué en vue de la détection de l'hybridation de l'ADN

Le développement de microcapteurs telles que les puces à ADN permet de réaliser des analyses multiparamétriques tant pour le contrôle et la traçabilité alimentaire que pour la détection de mutations responsables de maladies génétiques. De nombreux dispositifs ont été réalisés comme le puces à ADN constituées de polymères conducteurs électroniques (PCE), en particulier le polypyrrole. C'est dans ce contexte que nous avons étudié de nouvelles voies de lecture de la reconnaissance entre l'ADN sonde ancré au PCE et l'ADN cible en solution. Deux modes de lecture de l'hybridation ADNsonde/ADNcible, ont été étudiés. L'un est basé sur la variation de l'électroactivité d PCE support et l'autre sur le phénomène d'électrochimiluminescence (ECL). Le premier n'apparaît pas asez sensible pour être considér comme une méthode fiable. En effet l'électroactivité du polypyrrole est très sensible au milieu électrolytique d'analyse et garde un" effet mémoire" qui masque sensiblement l'effet de transduction de l'hybridation. Par contre, l'électrochimiluminescence via un complexe Ru(bpy)32+ (bpy=2,2'-bipyridine) est une méthode sensible. Nous avons montré que l'ECL de ce complexe est possible sur PCE à condition que l'adéquation entre le potentiel d'initiation du processus d'ECL et une conductivitè électronique suffisante du PCE, soit satisfaite.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Modélisation et identification sous représentation diffusive de comportements dynamiques non rationnels en génie électrique

TOULOUSE3-BU Sciences (315552104) / SudocSudocFranceF

Vertically aligned graphene nanosheets on silicon using an ionic liquid electrolyte: towards high performance on-chip micro-supercapacitors

International audienceVertically oriented graphene nanosheets were synthesized by an alternative and simple approach based on electron cyclotron resonance-plasma enhanced chemical vapor deposition (ECR-CVD) onto highly doped silicon substrates. The as-grown graphene electrodes were employed in a symmetric micro-supercapacitor using an aprotic ionic liquid [N-methyl-N-propylpyrrolidinium bis(trifluoromethyl-sulfonylimide); PYR13TFSI] as electrolyte. The device was able to deliver an outstanding specific capacitance value of 2 mF cm(-2), a power density value of 4 mW cm(-2) and an energy density value of 4 mu W h cm(-2) operating at a large and stable cell voltage of 4 V with a quasi-ideal capacitive behaviour. Moreover, the lifetime of the device exhibited a remarkable electrochemical stability retaining 80% of the initial capacitance after 150 000 galvanostatic charge-discharge cycles at a high current density of 1 mA cm(-2). This excellent electrochemical performance results from the obtained channel-based 3-D graphene network promoting rapid electrolyte ion-transport and short diffusion paths

L'épandage des eaux résiduaires de sucreries

National audienc

Material electrodo que comprende nanowires de silicio cubiertos por un recubrimiento nanoestructurado de óxido mesoporo y electrolitos líquidos iónicos para aplicaciones de almacenamiento de energía

[EN] The present invention discloses a material comprising silicon nanowires and mesoporous oxide, in particular MnO2, nanostructured coatings thereon and its procedure of obtainment. Furthermore the material comprises an ionic liquid. It can be used as part of an energy storage device such as a micro-supercapacitor or a Li-ion battery.[ES] La presente invención describe un material que comprende nanocables de silicio y óxido mesoporoso, en particular MnO2, revestimientos nanoestructurados y su procedimiento de obtención. Además el material comprende un líquido iónico. Se puede utilizar como parte de un dispositivo de almacenamiento de energía, como un micro-supercapacitor o una batería de ion-litio.Peer reviewedConsejo Superior de Investigaciones Científicas (España), Commissariat a l'energie atomique et aux energies alternativesA1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnic