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FERNANDEZ, A.P.R.
; PERIGO, E.A.; FARIA, R.N.
. Analytical expressions for electrochemical supercapacitor with potential dependent capacitance.
Journal of Energy Storage,
v. 43,
p. 1-11,
2021.
DOI:
10.1016/j.est.2021.103156
Abstract:
Distinctly from ordinary capacitors which have a fixed capacitance, the capacitance of electrochemical supercapacitors is dependent on the applied potential. This feature introduces an additional complication to the analytical solution representing the supercapacitor circuit. Here a simplified equivalent circuit of electric double layer capacitors or electrochemical supercapacitors is proposed so that expressions evaluating the potential-dependent capacitance are derived considering short periods of charging and discharging process as in cyclic voltammetry carried out in a few minutes. Comparisons between such theoretical development and experimental cyclic voltammetry data – presenting a very good agreement – are presented and discussed.
Palavras-Chave: electrochemistry; capacitors; analytical solution; voltametry
. Analytical expressions for electrochemical supercapacitor with potential dependent capacitance. Journal of Energy Storage, v. 43, p. 1-11, 2021. DOI: 10.1016/j.est.2021.103156. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/32456. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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FERNANDEZ, ANTONIO P.R.
.
Equacionamento matemático no domínio do tempo e da frequência e simulação de curvas características de supercapacitores eletroquímicos simétricos à base de carbono e eletrólito orgânico utilizando circuitos elétricos equivalentes
/ Mathematical equation in the time and frequency domain and simulation of characteristic curves of symmetrical electrochemical supercapacitors based on carbon and organic electrolyte using equivalent electrical circuits
.
2022.
Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) -
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP,
São Paulo.
289 p.
Orientador: Rubens Nunes de Faria Júnior.
DOI:
10.11606/T.85.2022.tde-19052022-154243
Abstract:
Nesta tese são deduzidas equações por meio das quais é possível simular as curvas características de supercapacitores eletroquímicos simétricos à base de carbono e eletrólito orgânico por meio da análise no domínio do tempo dos circuitos elétricos 2RC, 2RLC e 2R(C+kUC(t)), os quais, em acordo com o tipo de curva a ser simulada, podem ser carregados (alimentados) por uma fonte de potencial elétrico constante no tempo ε, ou por uma fonte de corrente contínua I, ou então por uma fonte de potencial elétrico triangular ε(t). Também são deduzidas nesta tese equações por meio das quais é possível simular os efeitos da indutância de entrada L nos diagramas de Bode do módulo da impedância complexa Z, de Bode de -θ e de Nyquist gerados pela avaliação de um supercapacitor eletroquímico simétrico por meio da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica, sendo tais equações deduzidas por meio da análise no domínio do tempo considerando-se que o supercapacitor eletroquímico simétrico pode ser representado pelos circuitos elétricos 2RC, 2RLC, 2R(C+kUC(t)) e 2RL(C+kUC(t)), cada qual alimentado por uma fonte senoidal ε(t) que gera entre seus terminais o potencial elétrico ε sen(ωt) (V) com diferentes valores de frequência angular ao longo do tempo.
Palavras-Chave: capacitive energy storage equipment; electrochemical energy conversion; electrochemical cells; domain structure; frequency control; time limitations; organic superconductors; carbon; current-to-frequency converters; electric conductivity; electric charges; electric discharges; nyquist diagrams; diagrams; mathematical models; computerized simulation
. Equacionamento matemático no domínio do tempo e da frequência e simulação de curvas características de supercapacitores eletroquímicos simétricos à base de carbono e eletrólito orgânico utilizando circuitos elétricos equivalentes. Orientador: Rubens Nunes de Faria Júnior. 2022. 289 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2022.tde-19052022-154243. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33124. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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FERNANDEZ, ANTONIO P.R.
; PERIGO, ELIO A.; FARIA JUNIOR, RUBENS N. de
. Modeling and simulations in symmetrical supercapacitors using time domain mathematical expressions.
Journal of Applied Mathematics and Physics,
v. 10,
n. 10,
p. 3083-3100,
2022.
DOI:
10.4236/jamp.2022.1010206
Abstract:
This study presents the deduction of time domain mathematical equations to simulate the curve of the charging process of a symmetrical electrochemical supercapacitor with activated carbon electrodes fed by a source of constant electric potential in time ε and the curve of the discharge process through two fixed resistors. The first resistor RCo is a control that aims to prevent sudden variations in the intensity of the electric current i1(t) present at the terminals of the electrochemical supercapacitor at the beginning of the charging process. The second resistor is the internal resistance RA of the ammeter used in the calculation of the intensity of the electric current i1(t) over time in the charging and discharging processes. The mathematical equations generated were based on a 2R(C + kUC(t)) electrical circuit model and allowed to simulate the effects of the potential-dependent capacitance (kUC(t)) on the charge and discharge curves and hence on the calculated values of the fixed capacitance C, the equivalent series resistance (ESR), the equivalent parallel resistance (EPR) and the electrical potential dependent capacitance index k.
Palavras-Chave: capacitors; electronic circuits; mathematical solutions; equations; simulation; electric potential; capacitance
. Modeling and simulations in symmetrical supercapacitors using time domain mathematical expressions. Journal of Applied Mathematics and Physics, v. 10, n. 10, p. 3083-3100, 2022. DOI: 10.4236/jamp.2022.1010206. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33422. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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FERNANDEZ, ANTONIO P.R.
; PERIGO, ELIO A.; FARIA JUNIOR, RUBENS N. de
. Modelling and simulation of electrical analogous for permanent magnet materials.
Physica Scripta,
v. 98,
n. 11,
p. 1-18,
2023.
DOI:
10.1088/1402-4896/ad0079
Abstract:
Expressions to simulate the intrinsic demagnetizing curve of permanent magnets are derived from the
classical electrical analogy of a 2RLC circuit as an equivalent to a magnet under demagnetization in a
closed magnetic circuit. Comparisons between experimental and theoretical intrinsicMxHcurves
were carried out for hard magnetic materials, and the possibility of using this analogous circuit with
two components has also been investigated. The demagnetization curves of permanent sintered
magnets have been simulated with time domain analytical expressions obtained using an electric
equivalent circuit analogous to a closed magnetic circuit. This has been carried out for magnets
measured at room temperature and at 373 K. Equivalent electric parameters influenced the various
regions of the demagnetization curve. It has also been shown that it was possible to simulate the
demagnetization curve of rare earth magnets and also other types of permanent magnets. The Stoner-
Wohlfarth model theoretical curves have also been used as a comparison. At last, the electrical
analogous parameters have been systematically varied in order to correlate them to the magnetic
properties.
. Modelling and simulation of electrical analogous for permanent magnet materials. Physica Scripta, v. 98, n. 11, p. 1-18, 2023. DOI: 10.1088/1402-4896/ad0079. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/34384. Acesso em: $DATA.Como referenciar este item
Esta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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FERNANDEZ, A.P.R.
; PÉRIGO, E.A.
; FARIA, R.N.
. Simulation of galvanostatic charge-discharge curves of carbon-based symmetrical electrochemical supercapacitor with organic electrolyte employing potential dependent capacitance and time domain analytical expressions.
Journal of Energy Storage,
v. 51,
p. 1-9,
2022.
DOI:
10.1016/j.est.2022.104471
Abstract:
Electrochemical supercapacitors differ from conventional supercapacitors mainly because they have a very high
storage of electrical energy per unit of mass and a capacitance dependent on electrical potential. When studying
electrical circuits in the time domain that aim to simulate the curves generated in the charging and discharging
processes of electrochemical supercapacitors, as is the case with galvanostatic curves, the capacitance dependent
on the electrical potential becomes a factor that considerably increases the degree of difficulty in obtaining the
equations for simulating such curves. In this paper, a straightforward electrical circuit was used and fed by a
source of electric current I of constant intensity in time in order to simulate the galvanostatic curve properties of
a symmetrical supercapacitor evaluated by a galvanostatic cycle technique. Simulation of galvanostatic curves of
these carbon-based supercapacitors with organic electrolyte also considered the effects of capacitance dependent
on electric potential and the analysis was carried out in the time domain using a 2R(C + kUC(t)) electric circuit
powered by a direct current source I. Analytical equations are presented and comparisons between experimental
and theoretical curves were made on a quantitative basis.
Palavras-Chave: capacitors; capacitive energy storage equipment; time dependence; domain structure
. Simulation of galvanostatic charge-discharge curves of carbon-based symmetrical electrochemical supercapacitor with organic electrolyte employing potential dependent capacitance and time domain analytical expressions. Journal of Energy Storage, v. 51, p. 1-9, 2022. DOI: 10.1016/j.est.2022.104471. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33186. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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FARIA JUNIOR, RUBENS N. de
; CASINI, JULIO C.S.; FERNANDEZ, ANTONIO P.R.
.
Supercapacitor: conceitos básicos, materiais e métodos. São Paulo, SP: Ed. dos Autores,
2021.
241 p.
Observação: Livro na íntegra disponível para consulta na biblioteca do IPEN.
Palavras-Chave: electrical engineering; capacitive energy storage equipment; electric conductivity; energy storage systems; electrochemical cells; electric batteries
. Supercapacitor: conceitos básicos, materiais e métodos. São Paulo, SP: Ed. dos Autores, 2021. 241 p. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/32142. Acesso em: $DATA.Como referenciar este itemEsta referência é gerada automaticamente de acordo com as normas do estilo IPEN/SP (ABNT NBR 6023) e recomenda-se uma verificação final e ajustes caso necessário.
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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.
A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.
1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.
2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.
O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.
Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.
A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.
O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.