[ES] En este trabajo se estudiarán y fabricarán electrodos y sensores depositados mediante diferentes técnicas de impresión sobre sustratos flexibles. En la primera parte se desarrollarán y se comprobará el funcionamiento de electrodos concéntricos tanto bipolares como tripolares para la captación de las señales de la actividad eléctrica del corazón humano. Se probarán tres tipos de deposición de tintas como son el huecograbado, la serigrafía y la inyección de tinta. Las tintas empleadas serán conductoras a base de plata (Ag) y grafito (C) como semiconductoras a base de polímeros orgánicos como el PEDOT-PSS. En otro capítulo se desarrollará y comprobará el funcionamiento de un "touch pad" realizado sobre sustratos textiles, también se desarrollará y comprobará el funcionamiento de un sensor gestual 3D implementado sobre sustrato textiles. Se analizarán la influencia los diferentes elementos constructivos sobre los sensores hápticos capacitivos implementados sobre sustratos textiles. Se analizarán distintas telas con diferentes tratamientos, midiendo las características eléctricas y su iteración con tintas conductoras (Ag) y tintas con polímeros orgánicos semiconductores y aislantes (dieléctricos). Finalmente se utilizará una tinta polimérica semiconductora a base de PEDOT-PSS para la realización de sensores resistivos de humedad y temperatura. Dicha tinta se probará en distintos sustratos, tanto flexibles (textiles y film plástico) como rígidos (alúmina). / [CA] En aquest treball s'estudiaran i fabricaran elèctrodes i sensors dipositats mitjançant tècniques d'impressió diferents sobre substrats flexibles. A la primera part es desenvoluparan i es comprovarà el funcionament d'elèctrodes concèntrics tant bipolars com tripolars per a la captació dels senyals de l'activitat elèctrica del cor humà. Es provaran tres tipus de deposició de tintes com són el gravat al buit, la serigrafia i la injecció de tinta. Les tintes emprades seran conductores a base de plata (Ag) i grafit (C) com a semiconductores a base de polímers orgànics com el PEDOT-PSS. A un altre capítol es desenvoluparà i comprovarà el funcionament d'un "touch pad" realitzat sobre substrats tèxtils, també es desenvoluparà i comprovarà el funcionament d'un sensor gestual 3D implementat sobre substrats tèxtils. S'analitzaran la influència dels diferents elements constructius sobre els sensors hàptics capacitius implementats sobre substrats tèxtils. S'analitzaran diferents teles amb diferents tractaments, mesurant les característiques elèctriques i la seva iteració amb tintes conductores (Ag) i tintes amb polímers orgànics semiconductors i aïllants (dielèctrics). Finalment, s'utilitzarà una tinta polimèrica semiconductor a base de PEDOT-PSS per a la realització de sensors resistius d'humitat i temperatura. Aquesta tinta es provarà en diferents substrats, tant flexibles (tèxtils i film plàstic) com a rígids (alúmina). / [EN] In this work, electrodes and sensors deposited by different printing techniques on flexible substrates will be studied and manufactured. In the first part, the operation of both bipolar and tripolar concentric electrodes for capturing the signals of the electrical activity of the human heart will be developed and tested. Three types of ink deposition will be tested, such as gravure, screen printing and inkjet. The inks used will be conductive based on silver (Ag) and graphite (C) as semiconductor based on organic polymers such as PEDOT-PSS. In another chapter, the operation of a touch pad made on textile substrates will be developed and verified, and the operation of a 3D gesture sensor implemented on textile substrates will also be developed and verified. The influence of the different constructive elements on the capacitive haptic sensors implemented on textile substrates will be analyzed. Different fabrics with different treatments will be analyzed, measuring the electrical characteristics and their iteration with conductive inks (Ag) and inks with semiconductor and insulating organic polymers (dielectric). Finally, a semiconductor polymeric ink based on PEDOT-PSS will be used for the realization of resistive humidity and temperature sensors. This ink will be tested on different substrates, both flexible (textiles and plastic film) and rigid (alumina). / Lidón Roger, JV. (2022). Estudio, desarrollo e implementación de sensores y actuadores realizados con tintes poliméricos sobre substratos flexibles mediante diferentes técnicas de deposición [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/187446

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En esta tesis doctoral se han estudiado las diferentes opciones que presenta la síntesis electroquímica como vía de aprovechamiento del CO2, gas que contribuye en gran medida al efecto invernadero. 1. La reducción electroquímica de CO2 empleando electrodos de difusión de gas, que permite la obtención de gas de síntesis en proporciones H 2/CO controladas. 2. Distintas reacciones de carboxilación electroquímica, muy útiles para la obtención de compuestos orgánicos que contengan grupos carboxílicos. Estas reacciones se han llevado a cabo empleando como sustrato halopiridinas, iminas cíclicas y acetonitrilo. Además, en algunos casos se han aprovechado las propiedades electrocatalíticas de los electrodos de plata para mejorar el rendimiento del producto carboxilado. 3. La reducción electroquímica de ácidos carboxílicos derivados de isoquinolina y quinolina, que en función de las condiciones pueden dar lugar a un proceso o bien de descarboxilación reductiva o bien de hidroxilación electroquímica. / It has been studied in this thesis the different options that the electrochemical synthesis provides as a way to use the CO2, gas that mainly contributes to the greenhouse effect. 1. The electrochemical reduction of CO2 using gas diffusion electrodes, which allows the production of syngas in a controllable H 2/CO ratio. 2. Different electrochemical carboxylation reactions, very useful for the production of organic compounds that contain carboxylic groups. Theses reactions have been carried out using halopyridines, cyclic imines and acetonitrile as substrates. Besides, the electrocatalytic properties of silver electrodes have been used in some cases to improve the carboxylated product yield. 3. The electrochemical reduction of isoquinoline and quinoline carboxylic acid derivatives, which can produce either a reductive decarboxylation reaction or a electrochemical hydroxylation reaction depending on the experimental conditions.

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Ingeniero Civil Electricista / El objetivo general del presente trabajo de título es presentar una metodología de diseño para un sistema de electrodos de una línea de transmisión en corriente continua. Se identificarán las etapas y lineamientos generales involucrados en el diseño de electrodos para este tipo de aplicación específica con el fin de entregar una metodología clara y directamente aplicable al caso de un sistema de transmisión en corriente continua. En la primera parte del trabajo se busca presentar los elementos teóricos básicos, con esto se espera dar al lector familiaridad con los conceptos que se tratan a lo largo del documento. De forma posterior, se investiga la metodología y el estado del arte de ésta a nivel internacional, entregando así un esquema funcional de diseño. Se pone especial énfasis en los estudios de campo eléctrico y potencial por tratarse de factores críticos en la operación y seguridad. Para esto se realizan modelos simplificados del electrodo y del terreno de instalación, y se aplica el método de elementos finitos usando el software COMSOL Multiphysics. El análisis numérico a desarrollar incluye el desarrollo de un modelo en 2D simétrico con respecto al eje vertical y un modelo 3D, se presentan las características de ambos y el contraste de los resultados obtenidos para un problema expuesto en la bibliografía con el fin de validar el método. Luego de esto se realiza un análisis de sensibilidad para el modelo, con el fin de observar las tendencias que tienen las simulaciones y constatar que sigan las tendencias observadas en la bibliografía y los métodos analíticos. El estudio se completa con un capítulo de aplicación de la metodología a casos prácticos de distintas características presentados en la bibliografía. Se concluye que el método de elementos finitos es una herramienta totalmente válida y apta para la simulación del problema de distribución de potencial y gradiente. El método tiene la capacidad de manejar dominios complejos a coste de tiempo de computación y uso de memoria. Además, el uso de un software comercial hace simple la manipulación de datos y la gestión de información para su post-procesamiento.

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En esta tesis se describe un estudio espectroelectroquímico in-situ de la adsorción y reactividad, sobre electrodos de oro, de pequeñas moléculas modelo derivadas de la urea (tiourea (TU) e hidroxiurea (HU)) y compuestos relacionados con las mismas (disulfuro de formamidina, (FDS)), cianato y ácido cianúrico (CYA)). La caracterización voltamperométrica del comportamiento de estas moléculas se complementó con el estudio mediante espectroscopía infrarroja in-situ (IRRAS y ATR-SEIRAS) y Raman (SERS). Además se realizaron cálculos teóricos (DFT) para interpretar los espectros de especies adsorbidas a partir de las geometrías optimizadas y las frecuencias armónicas correspondientes. El trabajo experimental se realizó principalmente con electrodos nanoestructurados de oro, comparando su comportamiento con el obtenido con electrodos monocristalinos Au(111) y Au(100). La caracterización microscópica, voltamperometrica y espectroscópica de los electrodos nanoestructurados de oro, preparados por evaporación térmica sobre sustratos de Si, ha mostrado para los mismos una orientación preferente (111). En el estudio del comportamiento de la tiourea, se ha demostrado la existencia de un proceso de adsorción irreversible de la misma a través del átomo de azufre, con el enlace C-S inclinado con respecto a la normal a la superficie. A potenciales suficientemente altos, la TU adsorbida se desprotona oxidativamente dando lugar a capas mixtas de TU y aniones tioureato, los cuales se enlazan de forma bidentada a través de átomo de azufre y el nitrógeno desprotonado de uno de los grupos amino. Este tipo de capas también puede formarse por disociación homolítica del FDS, producto de la oxidación de la TU. Los cálculos DFT para el FDS indican que esta especie se fisisorbe con una orientación paralela a la superficie de oro. La hidroxiurea presenta un perfil voltamperométrico de oxidación irreversible complejo sobre los electrodos de oro. Esto sugiere la existencia de procesos que involucran especies adsorbidas, con una rápida acumulación de las mismas y un bloqueo de sitios superficiales que produce la inhibición de la reacción de oxidación de HU. En los experimentos espectroscópicos se han detectado bandas asociadas a la formación de CO2, óxido nitroso y aniones cianato adsorbidos, los cuales podrían dar lugar a la formación de ácido isociánico al pH al que se realizan los experimentos. Se han detectado además otras especies adsorbidas que dan lugar a una estructura de bandas de absorción compleja entre 1300 y 1800 cm-1 en los espectros ATR-SEIRAS. Cálculos DFT han demostrado que no hay contribución de la propia HU a estas bandas, planteándose la presencia de otros adsorbatos que conservan el esqueleto NCN y que se forman en etapas sucesivas de desprotonación oxidativa. En particular, una banda alrededor de 1800 cm-1 podría estar relacionada con el grupo carbonilo de la nitrosoformamida, un intermedio propuesto para la oxidación química de la HU. Se ha realizado un estudio espectroelectroquímico paralelo del comportamiento en medio neutro de la adsorción, sobre electrodos de oro, de los aniones cianato. Se han obtenido perfiles voltamperométricos sobre superficies monocristalinas de oro que muestran procesos de adsorción/desorción reversibles con respecto al potencial. Los espectros IRRAS presentan bandas de adsorción en un amplio rango de frecuencias entre 2150 y 2250 cm-1 que, de acuerdo con los cálculos DFT, corresponden a aniones cianato adsorbidos a través de átomo de nitrógeno en una variedad de sitios de adsorción y con frecuencias que dependen de los acoplamientos entre especies adsorbidas que aumentan al hacerlo el grado de recubrimiento. La contribución de posibles formas protonadas (ácidos ciánico e isociánico) puede considerarse como despreciable ya que estas especies interaccionan muy débilmente con la superficie electródica. Por otra parte, experimentos con capas finas de oro en contacto con disoluciones neutras de cianato, muestran bandas adicionales entre 1300 y 1800 cm-1 en los espectros ATR-SEIRA que plantean la existencia de otras especies adsorbidas formadas a partir de cianato adsorbido. La observación de estas bandas en la región de los grupos carbonilo, sugiere la posibilidad de una proceso de trimerización del cianato adsorbido, vía su transformación en ácido isociánico, para formar el anión monocianurato adsorbido. Esta hipótesis se ve refrendada por los espectros obtenidos con los electrodos de capa fina de oro en disoluciones de ácido cianúrico, similares, salvo la banda del cianato adsorbido, a los que se obtienen en disoluciones de cianato, y por los cálculos DFT, que ratifican que el anión monocianurato se adsorbe con su plano molecular perpendicular a la superficie mientras que el ácido cianúrico lo haría de forma paralela a la superficie de Au(111).