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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2022.tde-19052022-154243
Documento
Autor
Nombre completo
Antonio Paulo Rodrigues Fernandez
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2022
Director
Tribunal
Júnior, Rubens Nunes de Faria (Presidente)
Campos, Marcos Flávio de
Marcondes, Paulo Victor Prestes
Périgo, Elio Alberto
Título en portugués
Equacionamento matemático no domínio do tempo e da frequência e simulação de curvas características de supercapacitores eletroquímicos simétricos à base de carbono e eletrólito orgânico utilizando circuitos elétricos equivalentes
Palabras clave en portugués
análise no domínio da frequência
análise no domínio do tempo
capacitância dependente do potencial elétrico (kUC(t))
capacitância fixa (C)
circuitos elétricos 2RC, 2RLC, 2R(C+kUC(t)) e 2RL(C+kUC(t))
curvas de carga e descarga em potencial elétrico constante no tempo
curvas galvanostáticas
diagrama de Bode do módulo da impedância complexa |Z|
diagrama de Nyquist
impedância complexa (Z)
índice de capacitância dependente do potencial elétrico (k)
indutância de entrada (L)
reatância capacitiva (XC)
reatância indutiva (XL)
resistência em paralelo equivalente (EPR)
resistência em série equivalente (ESR)
simulação de curvas características
supercapacitores eletroquímicos simétricos
voltamogramas
Resumen en portugués
Nesta tese são deduzidas equações por meio das quais é possível simular as curvas características de supercapacitores eletroquímicos simétricos à base de carbono e eletrólito orgânico por meio da análise no domínio do tempo dos circuitos elétricos 2RC, 2RLC e 2R(C+kUC(t)), os quais, em acordo com o tipo de curva a ser simulada, podem ser carregados (alimentados) por uma fonte de potencial elétrico constante no tempo ε, ou por uma fonte de corrente contínua I, ou então por uma fonte de potencial elétrico triangular ε(t). Também são deduzidas nesta tese equações por meio das quais é possível simular os efeitos da indutância de entrada L nos diagramas de Bode do módulo da impedância complexa Z, de Bode de -θ e de Nyquist gerados pela avaliação de um supercapacitor eletroquímico simétrico por meio da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica, sendo tais equações deduzidas por meio da análise no domínio do tempo considerando-se que o supercapacitor eletroquímico simétrico pode ser representado pelos circuitos elétricos 2RC, 2RLC, 2R(C+kUC(t)) e 2RL(C+kUC(t)), cada qual alimentado por uma fonte senoidal ε(t) que gera entre seus terminais o potencial elétrico ε sen(ωt) (V) com diferentes valores de frequência angular ao longo do tempo.
Título en inglés
Mathematical equation in the time and frequency domain and simulation of characteristic curves of symmetrical electrochemical supercapacitors based on carbon and organic electrolyte using equivalent electrical circuits
Palabras clave en inglés
2R(C+kUC(t)) and 2RL(C+kUC(t)) electrical circuits
Bode diagram of the negative of the lag angle between electric current intensity and electric potential (-θ)
Bode diagram of complex impedance modulus (|Z|)
capacitance index dependent electrical potential (k)
capacitive reactance (XC)
complex impedance (Z)
electrical potential dependent capacitance (kUC(t))
equivalent parallel resistance (EPR)
equivalent series resistance (ESR)
fixed capacitance (C)
frequency domain analysis
galvanostatic curves
inductive reactance (XL)
input inductance (L)
Nyquist diagram
potential charge and discharge curves electrical ε constant in time
simulation of characteristic curves
symmetrical electrochemical supercapacitors
time domain analysis
voltammograms
Resumen en inglés
In this Thesis, equations are presented that make it possible to simulate the characteristic curves of symmetrical electrochemical supercapacitors based on carbon and organic electrolyte through the analysis in the time domain of the 2R(C+kUC(t)) electrical circuit, which, in accordance with the type of curve to be simulated, can be powered by a source of constant electric potential in time ε, or powered by a source of direct current I, or powered by a source of electromotive force ε(t) that generates between its terminals a time-varying electric potential, which is governed by a triangular signal (for the latter case, the 2RC electric circuit was also used for the case in which the capacitance index dependent on the electric potential k is null). Equations are also presented in this thesis that make it possible to simulate the effects of the input inductance L in the Nyquist diagram, the Bode diagram of the complex impedance module and the Bode diagram of the negative of the angle θ of the angular lag between the intensity of the electric current i1(t) present in the terminals of a symmetrical electrochemical supercapacitor based on carbon and organic electrolyte and the electric potential U(t) existing between its terminals when its evaluation by means of electrochemical impedance spectroscopy technique, being such equations obtained through the analysis in the time domain of the electrical circuit 2RL(C+kUC(t)) powered by a sinusoidal source ε(t) that presents different frequency values over time.
 
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Fecha de Publicación
2022-06-10
 
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