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Mémoire

Valorization of lignin as an active material for electrochemical energy storage

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Natalis, Vincent ULiège
Promoteur(s) : Richel, Aurore ULiège ; Vertruyen, Bénédicte ULiège
Date de soutenance : 25-jui-2018 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/8506
Détails
Titre : Valorization of lignin as an active material for electrochemical energy storage
Titre traduit : [fr] Valorisation de la lignine comme matériau actif dans le stockage électrochimique
Auteur : Natalis, Vincent ULiège
Date de soutenance  : 25-jui-2018
Promoteur(s) : Richel, Aurore ULiège
Vertruyen, Bénédicte ULiège
Membre(s) du jury : Jérôme, Christine ULiège
Delvigne, Frank ULiège
Jacquet, Nicolas ULiège
Langue : Anglais
Nombre de pages : 109
Mots-clés : [en] polymer characterization
[en] supercapacitor
[en] lignin fractionation
[en] Hansen parameters
[en] electrochemical storage
[en] lignin valorization
Discipline(s) : Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre > Chimie
Centre(s) de recherche : Laboratory of Biomass and Green Technologies (GBAx-Uliege) and GreenMat (Uliege)
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en sciences chimiques, à finalité approfondie
Faculté : Mémoires de la Faculté des Sciences

Résumé

[fr] Lignin is one of the three major architectural biopolymers of lignocellulosic biomass, and the largest available feedstock of natural aromatic polymer on Earth. Its valorization in second-generation biorefineries remains a challenge. Among possible uses, lignin can be carbonized to create porous carbons, which are useful as supercapacitors, a kind of capacitor that also displays battery-like properties. Recent studies show lignin could also be exploited as a bio-sourced, redox-active material in batteries thanks to its numerous quinone-like moieties. Still, we lack fundamental pieces of knowledge about lignin, such as the impact of pretreatment type on lignin structure, molecular weight fractionation, organic solvent solubility or electrochemical properties. Moreover, to the best of our knowledge, no research has been conducted on the use of soda-extracted lignin in batteries.
In this master thesis, we fractionated soda-extracted lignin samples from three sources (softwood, hardwood, herbaceous), characterized them by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, high pressure size exclusion chromatography (HPSEC), nuclear magnetic resonance (NMR) and scanning electron microscopy (SEM). We linked their characteristics to their electrochemical capacity performances, measured by cyclic voltammetry (CV). Our results showed that organic solvent fractionation and pH-driven fractionation created a range of molecular weight-separated fractions of smaller polydispersity. All fractions had unique relative abundances of oxygenated functionalities. Soda-extracted lignin exhibited a ~16 mAh/g capacity. This showed that soda-extracted samples are as capacitive as Kraft-extracted samples reported in literature. Furthermore, our softwood samples displayed capacities 4 and 8 times higher than herbaceous and hardwood lignins, respectively.


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Access Master Thesis Vincent Natalis.pdf
Description: -
Taille: 5.95 MB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Natalis, Vincent ULiège Université de Liège > Master en sc. chimiques, à fin.

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Jérôme, Christine ULiège Université de Liège - ULiège > Département de chimie (sciences) > Centre d'études et de rech. sur les macromolécules (CERM)
    ORBi Voir ses publications sur ORBi
  • Delvigne, Frank ULiège Université de Liège - ULiège > Agronomie, Bio-ingénierie et Chimie (AgroBioChem) > Microbial, food and biobased technologies
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  • Jacquet, Nicolas ULiège Université de Liège - ULiège > Agronomie, Bio-ingénierie et Chimie (AgroBioChem) > SMARTECH
    ORBi Voir ses publications sur ORBi








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