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Título: Estudo do líquido iônico fenilsuccínico por meio da caracterização dielétrica por impedância para aplicação em células fotovoltaicas
Título(s) alternativo(s): Study of fenilsuccinic ionic liquid through dieletric impedance characterization for application in photovoltaic cells
Autor(es): Ferraz, Milena Cristina Godoy
Orientador(es): Duarte, Alexsander Ramos
Palavras-chave: Energia - Fontes alternativas
Células solares
Solventes
Espectroscopia de impedância
Reologia
Renewable energy sources
Solar cells
Solvents
Impedance spectroscopy
Rheology
Data do documento: 6-Dez-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: FERRAZ, Milena Cristina Godoy. Estudo do líquido iônico fenilsuccínico por meio da caracterização dielétrica por impedância para aplicação em células fotovoltaicas. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2023.
Resumo: O presente trabalho consiste no estudo dos líquidos iônicos (LIs), como o Brometo de ácido 4-(2-(3-metilimidazolio-1-il) etoxi) -4-oxo-2fenilbutanóico (LI Fenilsuccínico-MC3) sendo uma alternativa para substituir os solventes voláteis em células solares do tipo DSSC (Dye-Sensitized Solar Cells), o que é de grande relevância devido à busca por fontes de energia renovável e sustentável. Foram selecionados LIs com grupos carboxílicos, com base no cátion imidazolio, como candidatos para esta aplicação. O processo de pesquisa incluiu a síntese desses LIs específicos, seguido de uma análise detalhada de suas propriedades elétricas. A condutividade elétrica desses LIs foi investigada por meio da técnica de espectroscopia de impedância, permitindo a avaliação da capacidade desses materiais em conduzir cargas elétricas, uma característica fundamental para o desempenho de células fotovoltaicas. Para a parte real da espectroscopia que em f > 102Hz foi apresentado um patamar característico e um acréscimo no valor de R para f < 102Hz nas diferentes temperaturas para o líquido puro. Para a parte imaginária do líquido puro entre 10-2 > f > 103Hz, os valores de x decrescem com uma mesma inclinação, o que mostra um comportamento parecido do líquido fenilsuccínico com um solvente volátil. Além disso, a análise da viscosidade dos LIs faz uso da reologia, uma técnica que estuda o comportamento de materiais sob tensões. A viscosidade é uma propriedade crítica, pois afeta diretamente a manipulação e aplicação prática desses LIs em células solares. Este estudo aborda não apenas a busca por alternativas mais sustentáveis em células fotovoltaicas, mas também contribui para o avanço do conhecimento sobre os LIs e suas características fundamentais. Os resultados podem ter implicações significativas no desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e ecológicas para a geração de energia solar.
Abstract: The present study consists on the investigation of ionic liquids (ILs), such as 4-(2-(3-methylimidazolium-1-yl)ethoxy)-4-oxo-2-phenylbutanoate acid bromide (IL Phenylsuccinic-MC3), as an alternative to replace volatile solvents in Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC). This is of great relevance due to the search for renewable and sustainable energy sources. ILs with carboxylic groups, based on the imidazolium cation, were selected as candidates for this application. The research process included the synthesis of these specific ILs, followed by a detailed analysis of their electrical properties. The electrical conductivity of these ILs was investigated using impedance spectroscopy, allowing the assessment of these materials' ability to conduct electric charges a fundamental characteristic for the performance of photovoltaic cells. For the real part of the spectrum at f > 102Hz, a characteristic plateau and an increase in the R value for f < 102Hz Hz were observed at different temperatures for the pure liquid. For the imaginary part of the pure liquid between 10-2Hz > f > 103Hz, the x values decrease with the same slope, indicating a similar behavior to the phenylsuccinic liquid with a volatile solvent. Furthermore, the viscosity analysis of ILs makes use of rheology, a technique that studies the behavior of materials under stress. Viscosity is a critical property as it directly affects the handling and practical application of these ILs in solar cells. This study addresses not only the search for more sustainable alternatives in photovoltaic cells but also contributes to advancing knowledge about ILs and their fundamental characteristics. The results may have significant implications for the development of more efficient and environmentally friendly technologies for solar energy generation.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33678
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