Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Ce mémoire explore les propriétés des matériaux d'électrodes à base de cuivre et la valorisation des matériaux miniers, en particulier le FeS, pour des applications de stockage d'énergie. L'objectif principal est de synthétiser et de caractériser des films minces nanocomposites de cuivre et de fer et d'évaluer leur performance en tant qu'électrodes pour supercondensateurs. Différentes concentrations de précurseurs de cuivre ont été utilisées pour produire des films minces. Les propriétés de ces films ont été analysées par diffraction des rayons X (XRD), microscopie électronique à balayage (SEM), et spectrométrie de dispersion d'énergie (EDX). Les résultats montrent que la concentration en cuivre influence significativement la morphologie, la composition, et les performances énergétiques des films. L'échantillon avec 1 ml de précurseur Cu présente une capacité spécifique atteignant 1739 F. g⁻¹, mais avec une capacité de rétention perfectible, suggérant des pistes d'amélioration pour des recherches futures. En parallèle, la valorisation du FeS a été réalisée par électrodéposition de films minces d'oxyde/hydroxyde de fer. L'analyse par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (ATR-FTIR) a révélé que le ratio de précurseur de fer influence les propriétés des films. Une optimisation avec ajout de solution basique a permis d'atteindre une capacité spécifique de 1900 F. g⁻¹ pour un volume optimal de 5 ml de NH4OH, avec une rétention de charge de l'ordre de 84%. Les imageries SEM et EDX ont montré que le matériau synthétisé à partir de cette composition présente les meilleures caractéristiques morphologiques et compositionnelles. La haute teneur en oxygène et en fer, ainsi que la structure compacte et dense des particules, indiquent une formation significative et homogène d’oxydes/hydroxydes de fer, ce qui en fait un matériau énergétique à fort potentiel de rendement qualité-prix /performance. Ces résultats soulignent l'importance du choix des ratios de précurseurs dans la synthèse des matériaux d'électrodes et démontrent des performances prometteuses quant ’à la valorisation des produits miniers à faible valeur intrinsèque ouvrent ainsi la voie à de nouvelles recherches pour améliorer les propriétés des électrodes et optimiser les technologies de stockage d'énergie.