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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Pulseira flexível para armazenamento e fornecimento de energia em tecnologia "wearables"
Title Alternative: Flexible bracelet for energy storage in wearables technology
Author: Real, Carla Giselle Martins, 1993-
Advisor: Zanin, Hudson Giovani, 1983-
Abstract: Resumo: Dispositivos armazenadores e fornecedores de energia são fundamentais em vários setores como, por exemplo, eletrônicos portáteis, wearables, veículos elétricos e células solares e eólicas. Com o crescente desenvolvimento destes mercados, tornou-se necessário o aprimoramento destes dispositivos para atender às novas demandas. Assim, é desejável que estes dispositivos sejam de baixo custo, leves, pequenos, ecologicamente corretos e apresentem carregamento rápido e longa vida útil. Neste cenário, os capacitores de dupla camada elétrica EDLC ou pseudocapacitores, que fazem parte da família de capacitores eletroquímicos EC, são interessantes alternativas para suprir essas necessidades frente às baterias convencionais. Neste trabalho de mestrado foi desenvolvido um protótipo de pulseira que atua como dispositivo EC em tecnologias wearables. Para consolidação deste dispositivo testamos diversos eletrodos de materiais compósitos. O compósito trata-se da combinação de materiais de carbono (i.e., nanotubo de carbono (CNT), carvão ativado (AC), fibras de carbono (ACNF) e carvão preto (CB)) e polímeros (i.e., álcool poli vinílico (PVA), poliacrilonitrila (PAN) e fluoreto de polivinilideno (PVDF)). Como prova de conceito, selamos o material em células tipo moeda e exploramos as propriedades eletroquímicas em uma solução aquosa de sulfato de lítio (Li2SO4) como eletrólito, atentando-se aos problemas de segurança derivados dos eletrólitos orgânicos inflamáveis e tóxicos. O dispositivo armazenador e fornecedor de energia tem a forma de uma folha composta por um filme fino que permitiu ser flexível em todas as direções atendendo às exigências de uma variedade de aplicações emergentes, tais como wearables. Além do dispositivo, desenvolvemos algumas funcionalidades para a pulseira como marcar hora/data, cronometrar e monitorar batimentos cardíacos. Como fonte de energia da pulseira, utilizamos uma associação série-paralelo do supercapacitor desenvolvido. Assim, consolidamos uma tecnologia que utilizou um banco de supercapacitores em formato de pulseira que fornece ~8V e ~0,03A

Abstract: Energy storage devices are a key part in various industries such as portable electronics, wearables, electric vehicles, and solar and wind power systems. With the growing development of these markets, the enhancemen tof these devices has become necessary to meet the new demands. Therefore, It is desirable that these devices be low cost, lightweight, small, environmentally friendly and exhibit rapid charge transfer and long lifetime. In this scenario, Electric Double Layer Capacitors (EDLCs) or pseudocapacitors, which are part of the family of electrochemical capacitors (ECs), are interesting alternatives to meet these needs compared to conventional batteries. In this project, we developed a bracelet prototype that acts as an EC device in wearable technologies. To consolidate this device, we tested several composite material electrodes. The composite is a combination of carbon materials (ie, carbon nanotube (CNT), activated carbon (AC), carbon fibers (ACNFs) and carbon black (CB)) and polymers (ie polyvinyl alcohol (PVA), polycyclonitrile (PAN) and polyvinylidene fluoride (PVDF)). As proof of concept, we sealed the material in coin cells device and explored the electrochemical properties of an aqueous solution of lithium sulfate ($Li_2SO_4)$ as electrolyte as well as the electrochemical properties of an aqueous solution of lithium sulphate $(Li_2SO_4)$ as electrolyte, taking into account safety issues derived from flammable and toxic organic electrolytes. The energy storage device takes the form of a leaf composed of a thin film that allowed it to be flexible in all directions meeting the requirements of a variety of emerging applications such as wearables. In addition to the device, we developed some features for the bracelet such as time/date dialing, timing and monitoring heart rate. As the energy source of the bracelet, we use a series-parallel association of the developed supercapacitor. Thus, we consolidated a technology that used a bank of supercapacitors in a wristband format that provides ~8V e ~0,03A
Subject: Energia
Supercapacitores
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: REAL, Carla Giselle Martins. Pulseira flexível para armazenamento e fornecimento de energia em tecnologia "wearables". 2019. 1 recurso online (88 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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