Μελέτη μπαταριών ψευδαργύρου-αέρα και της χρήσης βιοανθρακωμάτων ως ηλεκτροκαταλυτών για τη λειτουργία τους
| datacite.contributor.Supervisor | ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΛΙΑΝΟΣ | |
| dc.contributor.author | Χαλιώτης, Χαράλαμπος | |
| dc.contributor.other | Chaliotis, Charalampos | |
| dc.date.accessioned | 2025-12-08T11:21:07Z | |
| dc.date.available | 2025-12-08T11:21:07Z | |
| dc.date.issued | 2025-12-08 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | Η υπερβολική εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα για την παραγωγή ενέργειας συνιστά μείζον ζήτημα της σύγχρονης εποχής. Ως απάντηση, οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αναδεικνύονται ως μία εναλλακτική λύση περισσότερο φιλική προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο. Οι ολοένα αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες, σε συνδυασμό με τη συνεχή τεχνολογική πρόοδο, ενισχύουν την ανάπτυξη καινοτόμων προσεγγίσεων, οι οποίες μέχρι πρόσφατα ήταν ελάχιστα γνωστές στο ευρύ κοινό. Μία τέτοια προσέγγιση αφορά την αξιοποίηση υπολειμμάτων αποβλήτων από αναερόβια χώνευση, με σκοπό την παραγωγή βιοαερίου και στη συνέχεια βιοαπανθρακώματος, το οποίο μπορεί να βρει εφαρμογή στην αποθήκευση ενέργειας. Τα βιοαπανθρακώματα παρουσιάζουν προοπτικές χρήσης ως ηλεκτροκαταλύτες σε μπαταρίες μετάλλου–αέρα, οι οποίες λειτουργούν παρόμοια με στοιχεία καυσίμου, με το μέταλλο να δρα ως «καύσιμο». Οι συσκευές αυτές μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική, προσφέροντας υψηλή απόδοση και ελάχιστο περιβαλλοντικό αντίκτυπο. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας, το μέταλλο που επιλέχθηκε είναι ο ψευδάργυρος, λόγω του χαμηλού κόστους, της αφθονίας, της ασφάλειας και της ικανοποιητικής ενεργειακής απόδοσής του. Οι μπαταρίες ψευδαργύρου–αέρα παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω της ηλεκτροχημικής οξείδωσης του ψευδαργύρου με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας. Χαρακτηρίζονται από υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και σχετικά χαμηλό κόστος παραγωγής, γεγονός που τις καθιστά ιδιαίτερα ανταγωνιστικές σε σχέση με άλλες τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας. Είναι διαθέσιμες σε ποικίλα μεγέθη και μορφές, από μικροσκοπικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται σε ακουστικά βαρηκοΐας έως μεγάλες μονάδες σχεδιασμένες για αποθήκευση ενέργειας σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας. Η παρούσα εργαστηριακή έρευνα επικεντρώθηκε στη μελέτη μπαταριών ψευδαργύρου-αέρα (Zn-air), με σκοπό την αξιολόγηση της απόδοσής τους σε διαφορετικές κατασκευαστικές συνθήκες. Συγκεκριμένα, εξετάστηκαν δύο περιπτώσεις: στην πρώτη χρησιμοποιήθηκε ως καθοδικό ηλεκτρόδιο ύφασμα άνθρακα(Carbon clothe) εμποτισμένο με carbon black, ενώ στη δεύτερη το ίδιο ύφασμα άνθρακα συνδυάστηκε με Biochar. Η διπλωματική εργασία είχε ως στόχο να αναδείξει τη χρήση του Biochar ως βιώσιμη και αποτελεσματική εναλλακτική λύση, η οποία μπορεί να προσφέρει αυξημένη απόδοση και μικρότερο περιβαλλοντικό αντίκτυπο στις μπαταρίες ψευδαργύρου-αέρα | |
| dc.description.translatedabstract | Excessive dependence on fossil fuels for energy production is a major issue of our time. In response, renewable energy sources are emerging as a more environmentally and human-friendly alternative. The ever-increasing energy needs, combined with continuous technological progress, are driving the development of innovative approaches, which until recently were little known to the general public. One such approach involves the use of waste residues from anaerobic digestion to produce biogas and then biochar, which can be used for energy storage. Biochar has potential for use as an electrocatalyst in metal-air batteries, which function similarly to fuel cells, with the metal acting as the "fuel." These devices convert chemical energy into electrical energy, offering high efficiency and minimal environmental impact. In the context of this work, the metal selected is zinc, due to its low cost, abundance, safety, and satisfactory energy efficiency. Zinc-air batteries generate electricity through the electrochemical oxidation of zinc with oxygen from the atmosphere. They are characterized by high energy density and relatively low production costs, which makes them particularly competitive compared to other energy storage technologies. They are available in a variety of sizes and forms, from miniature devices used in hearing aids to large units designed for energy storage in large-scale applications. This laboratory research focused on the study of zinc-air batteries (Zn-air), with the aim of evaluating their performance under different manufacturing conditions. Specifically, two cases were examined: in the first, carbon cloth impregnated with carbon black was used as the cathode, while in the second, the same carbon cloth was combined with Biochar. The thesis aimed to highlight the use of Biochar as a sustainable and effective alternative that can offer increased performance and a lower environmental impact in zinc-air batteries. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/31026 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | Attribution 3.0 Greece | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/ | |
| dc.subject | Μπαταρίες | |
| dc.subject | Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας | |
| dc.subject.alternative | Batteries | |
| dc.subject.alternative | Renewable energy sources | |
| dc.subject.alternative | Biochar | |
| dc.title | Μελέτη μπαταριών ψευδαργύρου-αέρα και της χρήσης βιοανθρακωμάτων ως ηλεκτροκαταλυτών για τη λειτουργία τους | |
| dc.title.alternative | Study of zinc-air batteries and the use of biochar as electrocatalysts for their operation |