Materiais para cátodos de baterias secundárias de lítio

In this work, cathodes employed in secondary lithium batteries are reviewed. These cathodes have great technologic and scientific importance, specifically, materials for cathodes as electronic conductor polymers (ECP), transition metal oxides (TMO) and nanocomposites of ECP/TMO. The use of a specific cathodic material is based in some intrinsic characteristics that improve the performance of the battery. Thus, some vantages and disvantages of these insertion compounds are discussed, as lithium insertion capacity, energy density, and the ciclability of these materials.

Recuperação de cobalto e de lítio de baterias íon-lítio usadas

The "active mass" (cathode + anode + electrolyte) of spent Li-ion batteries was submitted to one of the following procedures: (a) it was calcined (500 ºC) and submitted to extraction with water to recover lithium salts. The residual solid was treated with sulfuric acid containing hydrogen peroxide. Cobalt was recovered as sulfate; (b) the "active mass" was treated with potassium hydrogen sulfate (500 ºC) and dissolved in water. Cobalt was precipitated together with copper after addition of sodium hydroxide. Lithium was partially recovered as lithium fluoride. Co-processing of other battery components (aluminum and copper foils) affected negatively the behavior of the recovery procedures. Previous segregation of battery components is essential for an efficient and economical processing of the "active mass".

Activity and sulfur resistance of Rh(I) and Pd(II) complexes

Two complexes of Rh(I) and Pd(II) with chloride and tridecylamine ligands were obtained and characterized by Elementary Analysis and by XPS and FTIR spectroscopies. Complexes anchored on γ-Al2O3 were tested in the styrene semi-hydrogenation reaction carried out in the absence or presence of a sulfur poison. Although both low loaded catalysts were highly selective, the Pd(II) complex was three times more active than the Rh(I) complex. The rhodium complex was more sulfur resistant but less active than the palladium complex. Differences in conversion and sulfur resistance between both complexes could be related to electronic and/or geometric effects.

Poly(o-methoxyaniline) modified electrode for detection of lithium ions

This paper reports the use of an electrode modified with poly(o-methoxyaniline) for detecting lithium ions. These ions are present in drugs used for treating bipolar disorder and that requires periodical monitoring of the concentration of lithium in blood serum. Poly(o-methoxyaniline) was obtained electrochemically by cyclic voltammetry on the surface of a gold electrode. The results showed that the electrode modified with a conducting polymer responded to lithium ions in the concentration range of 1 x 10-5 to 1 x 10-4 mol L-1 . The results also confirmed that the performance of the modified electrode was comparable to that of the standard method (atomic emission spectrophotometry).

Synthesis and biological activity of sulfur compounds showing structural analogy with combretastatin A-4

We extended our previous exploration of sulfur bridges as bioisosteric replacements for atoms forming the bridge between the aromatic rings of combretastatin A-4. Employing coupling reactions between 5-iodo-1,2,3-trimethoxybenzene and substituted thiols, followed by oxidation to sulfones with m-CPBA, different locations for attaching the sulfur atom to ring A through the synthesis of nine compounds were examined. Antitubulin activity was performed with electrophoretically homogenous bovine brain tubulin, and activity occurred with the 1,2,3-trimethoxy-4-[(4-methoxyphenyl)thio]benzene (12), while the other compounds were inactive. The compounds were also tested for leishmanicidal activity using promastigote forms of Leishmania braziliensis (MHOM/BR175/M2904), and the greatest activity was observed with 1,2,3-trimethoxy-4-(phenylthio)benzene (10) and 1,2,3-trimethoxy-4-[(4-methoxyphenyl) sulfinyl]benzene (15).

Flow injection visible diffuse reflectance quantitative analysis of total sulfur in biodiesel, in plant leaves and in natural waters

Flow injection (FI) methodology, using diffuse reflectance in the visible region of the spectrum, for the analysis of total sulfur in the form of sulfate, precipitated in the form of barium sulfate, is presented. The method was applied to biodiesel, to plant leaves and to natural waters analysis. The analytical signal (S) correlates linearly with sulfate concentration (C) between 20 and 120 ppm, through the equation S=-1.138+0.0934 C (r = 0.9993). The experimentally observed limit of detection is about 10 ppm. The mean R.S.D. is about 3.0 %. Real samples containing sulfate were analyzed and the results obtained by the FI and by the reference batch turbidimetric method using the statistical Student's t-test and F-test were compared.

Determination of sulfur in diesel using ATR/FTIR and multivariate calibration

The aim of this present work was to provide a more fast, simple and less expensive to analyze sulfur content in diesel samples than by the standard methods currently used. Thus, samples of diesel fuel with sulfur concentrations varying from 400 and 2500 mgkg-1 were analyzed by two methodologies: X-ray fluorescence, according to ASTM D4294 and by Fourier transform infrared spectrometry (FTIR). The spectral data obtained from FTIR were used to build multivariate calibration models by partial least squares (PLS). Four models were built in three different ways: 1) a model using the full spectra (665 to 4000 cm-1), 2) two models using some specific spectrum regions and 3) a model with variable selected by classic method of variable selection stepwise. The model obtained by variable selection stepwise and the model built with region spectra between 665 and 856 cm-1 and 1145 and 2717 cm-1 showed better results in the determination of sulfur content.

Akkujen ja superkondensaattorien yhteiskäyttö energiavarastoina ja niiden verkkoon liittäminen ajoneuvoissa

Ajoneuvojen tiukentuneet päästörajoitukset, sekä ajoneuvojen kokonaishyötysuhteen parantamisen tarve ohjaavat ajoneuvovalmistajia kehittämään uusia ratkaisuja. Energiavarastojen käyttö ajoneuvoissa on yleistynyt ja niiden käytöllä voidaan saada huomattava energiasäästö. Tässä kandidaatintyössä on esitelty erilaisia energiavarastoja ja niiden verkkoon liittämistä. Pääpaino työssä on akkujen ja superkondensaattorien rinnankytkennässä. Energiavarastot pyritään kytkemään mahdollisimman vähällä tehoelektroniikalla verkkoon. Esimerkkitapaukseksi on otettu litium-ioni akkujen ja superkondensaattorien rinnankytkentä vaihtojännitteeseen pelkällä invertterillä.

Energy storage in electric drive system

In recent years the environmental issues and the energy saving have become increasingly import in modern society where industry is the major emission factor and energy consumer. Generally, most of the total energy consumption is caused by electrical drives used in industrial applications and thus improving the performance of electrical drives give an opportunity to improve the energy efficiency. In this Master Thesis improving the energy efficiency in different electrical drives is clarified with different cases: regenerative braking in the electric grid or recovery of the braking energy into an energy storage. In addition, as an example, the energy consumption of an elevator is analyzed by measurements. From these measurement results it can be estimated how much the share of the standby energy consumption is from the total energy consumption and how much regenerative energy is available. The latter part of the thesis concentrates on determination of the properties of lithium iron phosphate battery with measurements.

Litium-ioniakun tasapainon hallinta

Nykyaikaisen liikkuvan sähkökäytön energianlähteenä voi toimia jopa sadoista yksittäisistä sarjaankytketyistä litium-ionikennoista muodostuva akusto. Luotettaviin mittauksiin perustuva valvonta ja käytönohjaus on erityisen tärkeää litium-ioniakuissa, jotka ovat herkkiä yli- ja alijännitteille sekä korkeille lämpötiloille. Monipuolinen hallintajärjestelmä auttaa hyödyntämään akun koko kapasiteetin sekä säilyttämään akun suorituskyvyn estämällä väärinkäytön. Tässä työssä keskitytään tarkastelemaan monikennoisten litium-ioniakkujen sovelluksissa ilmeneviä haasteita sekä eri julkaisuissa esitettyjä ratkaisumalleja akun tasapainon hallitsemiseksi.

Fate of fuel-bound nitrogen and sulfur in biomass-fired Industrial boilers

Användning av biomassa som energikälla för produktion av el och värme är ett sätt att minska beroendet av fossila bränslen och höja självförsörjningen av energi. Fossila bränslen är den främsta källan till koldioxid utsläpp förorsakad av människan. Biomassa, å andra sidan, betraktas som en koldioxidneutral energikälla. Svavlet och kvävet i biomassan bildar dock föroreningar såsom kväveoxider (NOX) och svaveldioxid (SO2), som bidrar till försurning av mark och sjöar. Svavlet i bränslet kan även både förorsaka och förhindra korrosion i en förbränningsanläggning, beroende på förbränningen och bränslet. Huvudsyftet med detta arbete var att få en bättre förståelse om hur utsläppen av NOX och SO2 bildas från bränslebundet kväve och svavel vid förbränning av olika biobränslen. Mätkampanjer i fullskaliga förbränningsanläggningar utfördes, där gassammansättningen mättes i eldstaden och rökgasen. Förståelsen om gaskemin i eldstaden är viktig, för att möjliggöra utvecklandet av renare och effektivare förbränningsanläggningar. Ett annat syfte med arbetet var att klargöra om sulfatering av askkomponenter vid förbränning av biobränslen med olika askegenskaper. Alkaliklorider som bildas vid biomassaförbränning kan orsaka korrosion av värmeöverföringsytor. Svavlet i bränslet visade sig ha en viktig roll i att sulfatera alkaliklorider till mindre korrosiva alkalisulfater. Närvaron av gasformig svavelsyra i rökgaskanalen av förbränningsanläggningar studerades även. Kondensering av svavelsyra leder till korrosion av rökgaskanalen och dess delar. Om svavelsyrakoncentrationen i rökgasen är känd, kan daggpunktstemperaturen beräknas och kondensering av svavelsyra förhindras. I arbetet utvecklades en mätmetod för att mäta låga koncentrationer av gasformig svavelsyra i rökgaser. Denna metod användes för att undersöka risken av lågtemperaturkorrosion orsakad av svavelsyra i förbränningsanläggningar. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Käyttämällä biomassaa energianlähteenä voidaan vähentää sähkön- ja lämmöntuotannon riippuvuutta fossiilisiin polttoaineisiin. Biomassan käytöllä voidaan myös lisätä energiantuotannon omavaraisuutta. Fossiiliset polttoaineet ovat pääasiallinen syy ihmisen aiheuttamiin hiilidioksidipäästöihin. Biomassa sen sijaan luetaan hiilidioksidineutraaleihin energianlähteisiin. Biopolttoaineiden käytössä tosin vapautuu typpi- ja rikkioksideja, jotka edesauttavat maaperän ja merien happamoitumista. Lisäksi biopolttoaineen rikki voi sekä vähentää että aiheuttaa laitteiden korroosiota energiantuotannossa riippuen biopolttoaineesta ja palamisesta. Tämän työn päätavoitteena oli selvittää mitä biopolttoaineeseen sitoutuneelle typelle ja rikille tapahtuu teollisissa polttolaitoksissa. Kyseisten oksidien muodostumista tutkittiin polttamalla eri biomassoja polttolaitoksissa. Tutkimukset toteutettiin mittauskampanjoilla useissa polttolaitoksissa. Kaasujen koostumusta mitattiin sekä tulipesässä, että savukaasuista. Kaasujen koostumus varsinkin tulipesässä on tärkeää, jotta tulevaisuudessa voidaan rakentaa puhtaampia ja tehokkaampia polttolaitoksia. Työn toisena tavoitteena oli selvittää biomassan polton yhteydessä tapahtuvaa tuhkan sulfatoitumista. Alkalikloridit, joita muodostuu biomassan poltossa, voivat aiheuttaa lämmönsiirtopintojen korroosiota. Rikki osoittautui tärkeäksi osaksi prosessia, jossa korroosiota aiheuttavat alkalikloridit sulfatoituivat vähemmän korrosoiviksi alkalisulfaateiksi. Myös kaasumaisen rikkihapon läsnäoloa savukaasuissa tutkittiin. On todettu, että kaasumuotoinen rikkihappo johtaa korroosioon savukaasukanavan kylmässä päässä ja sen eri osissa rikkihapon tiivistyessä lämpötilan laskiessa. Mikäli rikkihapon pitoisuus savukaasussa tiedetään, sen kastepiste voidaan laskea ja tiivistyminen estää. Tässä työssä kehitettiin mittausmenetelmä rikkihapon alhaisten pitoisuuksien mittaamiseen. Menetelmää hyödynnettiin polttolaitoksissa, joissa tutkittiin rikkihapon tiivistymisestä johtuvaa korroosiota.

Litium-polymeeri- ja litium-rautafosfaattiakkujen käyttö kannettavassa audiolaitteessa

Akkuteknologia on kehittynyt viime vuosina erityyppisten litium-ioniakkujen hallitessa markkinoita. Uutta teknologiaa kaupallisissa litium-pohjaisissa akuissa edustavat litium-polymeeri- ja litium-rautafosfaattiakut. Työn tarkoituksena oli selvittää soveltuvatko litium-polymeeri- ja litium-rautafosfaattiakut kannettavaan audiolaitteeseen ja verrata näitä Ni-Cd- ja Ni-Mh-akkuihin sekä LiCoO2- ja LiMnO4-kemian litium-ioniakkuihin. Kyseisten akkutyyppien soveltuvuutta kannettavaan audiolaitteeseen ei kirjallisuudessa ole juuri tutkittu. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimuksena.

Effect of metabolic acidosis on renal tubular sodium handling in rats as determined by lithium clearance

Systemic metabolic acidosis is known to cause a decrease in salt and water reabsorption by the kidney. We have used renal lithium clearance to investigate the effect of chronic, NH4Cl-induced metabolic acidosis on the renal handling of Na+ in male Wistar-Hannover rats (200-250 g). Chronic acidosis (pH 7.16 ± 0.13) caused a sustained increase in renal fractional Na+ excretion (267.9 ± 36.4%), accompanied by an increase in fractional proximal (113.3 ± 3.6%) and post-proximal (179.7 ± 20.2%) Na+ and urinary K+ (163.4 ± 5.6%) excretion when compared to control and pair-fed rats. These differences occurred in spite of an unchanged creatinine clearance and Na+ filtered load. A lower final body weight was observed in the acidotic (232 ± 4.6 g) and pair-fed (225 ± 3.6 g) rats compared to the controls (258 ± 3.7 g). In contrast, there was a significant increase in the kidney weights of acidotic rats (1.73 ± 0.05 g) compared to the other experimental groups (control, 1.46 ± 0.05 g; pair-fed, 1.4 ± 0.05 g). We suggest that altered renal Na+ and K+ handling in acidotic rats may result from a reciprocal relationship between the level of metabolism in renal tubules and ion transport.

Keskitehoestimaattorin lisääminen diesel-sähköiseen hybridijärjestelmään

Nykyajan jatkuvasti kiristyvät päästörajoitukset ja ilmastonmuutoksen uhka ovat ajavia voimia kehittämään voimalaitosten tekniikkaa energiatehokkaampaan ja ympäristöystävällisempään suuntaan. Polttomoottoritekniikan parantaminen on tärkeä osa tätä kehitystä, mutta jo nykyisiä moottoreita voitaisiin ajaa energiate-hokkaammin käyttämällä akustoa ja älykästä säätöjärjestelmää apuna. Työssä tutkitaan simulaatioiden avulla voidaanko ulkomerellä toimivan huolto-aluksen energiatehokkuutta parantaa muokkaamalla sen tehon tuottoa keskitehoes-timaattorin ja akuston avulla.

Erythrocyte phosphoglucomutase activity of bipolar I patients currently using lithium or carbamazepine

Lithium has been used for the last five decades to treat bipolar disorder, but the molecular basis of its therapeutic effect is unknown. Phosphoglucomutase is a key enzyme in the metabolism of glycogen. In yeast, rabbit and human HEK293 cells, it is inhibited by lithium in the therapeutic concentration range. We measured the phosphoglucomutase activity in erythrocytes and the inhibitor constant for lithium in a population of healthy subjects and compared them to those of bipolar patients treated with lithium or carbamazepine. The specific activity of phosphoglucomutase measured in vitro in erythrocytes from control subjects presented a normal distribution, with the difference between the lowest and the highest activity being approximately 2-fold (0.53-1.10 nmol mg Hb-1 min-1). Comparison of phosphoglucomutase activity in untreated bipolar patients and control subjects showed no significant difference, whereas comparison between bipolar patients treated with carbamazepine or lithium revealed significantly lower mean values in patients treated with carbamazepine (747.3 ± 27.6 vs 879.5 ± 35.9 pmol mg Hb-1 min-1, respectively). When we studied the concentration of lithium needed to inhibit phosphoglucomutase activity by 50%, a bimodal distribution among the population tested was obtained. The concentration of LiCl needed to inhibit phosphoglucomutase activity by 50% was 0.35 to 1.8 mM in one group of subjects and in the other it was 3 to 4 mM. These results suggest that phosphoglucomutase activity may be significant in patients with bipolar disorder treated with lithium and carbamazepine.