Oxygen reduction reaction in ionic liquids: an overview

The oxygen reduction reaction has been the subject of intensive research during decades due to their importance in life processes such as biological respiration, and also as a cathodic process in energy storage devices (e.g. fuel cells and air batteries). Detailed reviews on the oxygen reduction reaction in aqueous and non-aqueous media are available in the literature but it is lacking in the case of ionic liquids. Therefore a comprehensive review on the oxygen reduction reaction (ORR) in ionic liquids is described in this chapter in order to compile the state of the art from a fundamental point of view and improve the current knowledge towards not only fundamental but also practical applications. The oxygen reduction reaction mechanism in neat imidazolium, pyrrolidinium, quaternary ammonium, and phosphonium-based ionic liquids, which mainly undergo one-electron pathway leading to the generation of superoxide anion (O2•-), is the main topic of this chapter. The reversibility of the O2/O2•- redox couple is highly dependent on the composition of the ionic liquid, as an example superoxide is more stable in the presence of aliphatic and alicyclic cations than in the presence of aromatic rings. Furthermore, the influence of protic and aprotic additives in the ORR mechanism is also explained in this chapter together with the influence in electrochemical parameters such as formal potential, E0'.

Understanding key wet spinning parameters in an ionic liquid spun regenerated cellulosic fibre

The use of ionic liquid solvents for thespinning of regenerated cellulose fibres has thepotential to produce both technical and textile graderegenerated cellulose fibres. When spinning fibres,many parameters impact the material properties of thespun fibre. In this study, key wet spinning parametershave been investigated for the development of regeneratedcellulose fibres from ionic liquid solutions. Thecoagulation and associated diffusion equilibrium werecalculated for two imidazolium-based ILs, and it wasfound that the anion largely influenced the coagulationkinetics. This was likely due to the associationbetween the anion of the IL and cellulose. Theorientation of the polymer chains is known to influencethe mechanical properties greatly; previously, hotstretching was used to orientate cellulose acetate. Herewe investigated this influence on the mechanicalproperties of regenerated cellulose fibres by applying apost stretch at different stretch ratios.

Étude sur les propriétés physicochimiques et électrochimiques des liquides ioniques redox et leur application en tant qu’électrolyte dans les supercapaciteurs

Ce mémoire porte sur les recherches et les développements dans le domaine des électrolytes à base de liquide ionique redox. Une nouvelle famille de liquide ionique redox basée sur le ferrocenylsulfonyl(trifluoromethylsulfonyl) (FcNTf) a été développée et étudiée pour la première fois afin de démontrer le potentiel de ces liquides ioniques dans les dispositifs de stockage d’énergie. En premier lieu, les liquides ioniques redox (RILs) composés de l’anion électroactif et du cation d’alkylimidazolium sont synthétisés et caractérisés. L’impact de la variation des chaînes alkyles du cation sur les propriétés physicochimiques et électrochimiques du RIL a été étudié. À une faible concentration en solution, l’impact du cation a peu d’influence sur l’ensemble des propriétés. Cependant, à haute concentration (>50 % massique) et sans électrolyte de support, la formation de films en oxydation a été observée à l'électrode positive. Ce point est intéressant pour les futures recherches et développements dans le domaine, puisque la variation des chaînes alkyles du cation des liquides ioniques redox et la formation de films lors de l’oxydation du FcNTf est peu connue et comprise en littérature. De plus, l’optimisation des conditions de solution d'électrolyte RIL dans les supercapaciteurs est aussi présentée. En deuxième lieu, la mise en application des RILs dans les supercapaciteurs a été testée. La performance énergétique et le mécanisme d’autodécharge ont été ciblés dans cette étude. En présence de l’électrolyte redox, la contribution des réactions faradaiques permet d'accomplir un gain énergique de 287 % versus les systèmes purement capacitifs. À cause de la formation de film à l’électrode, l’électrolyte redox FcNTf joue un rôle primordial dans la prévention de l’autodécharge versus les liquides ioniques qui étaient connus jusqu’à présent. Finalement, ce mémoire a permis de mieux comprendre les effets structure-propriétés relative aux modifications du cation chez les liquides ioniques redox.

Étude sur les propriétés physicochimiques et électrochimiques des liquides ioniques redox et leur application en tant qu’électrolyte dans les supercapaciteurs

Ce mémoire porte sur les recherches et les développements dans le domaine des électrolytes à base de liquide ionique redox. Une nouvelle famille de liquide ionique redox basée sur le ferrocenylsulfonyl(trifluoromethylsulfonyl) (FcNTf) a été développée et étudiée pour la première fois afin de démontrer le potentiel de ces liquides ioniques dans les dispositifs de stockage d’énergie. En premier lieu, les liquides ioniques redox (RILs) composés de l’anion électroactif et du cation d’alkylimidazolium sont synthétisés et caractérisés. L’impact de la variation des chaînes alkyles du cation sur les propriétés physicochimiques et électrochimiques du RIL a été étudié. À une faible concentration en solution, l’impact du cation a peu d’influence sur l’ensemble des propriétés. Cependant, à haute concentration (>50 % massique) et sans électrolyte de support, la formation de films en oxydation a été observée à l'électrode positive. Ce point est intéressant pour les futures recherches et développements dans le domaine, puisque la variation des chaînes alkyles du cation des liquides ioniques redox et la formation de films lors de l’oxydation du FcNTf est peu connue et comprise en littérature. De plus, l’optimisation des conditions de solution d'électrolyte RIL dans les supercapaciteurs est aussi présentée. En deuxième lieu, la mise en application des RILs dans les supercapaciteurs a été testée. La performance énergétique et le mécanisme d’autodécharge ont été ciblés dans cette étude. En présence de l’électrolyte redox, la contribution des réactions faradaiques permet d'accomplir un gain énergique de 287 % versus les systèmes purement capacitifs. À cause de la formation de film à l’électrode, l’électrolyte redox FcNTf joue un rôle primordial dans la prévention de l’autodécharge versus les liquides ioniques qui étaient connus jusqu’à présent. Finalement, ce mémoire a permis de mieux comprendre les effets structure-propriétés relative aux modifications du cation chez les liquides ioniques redox.