Capacitive deionization is a promising technology for purification and desalination of brackish water with great advantages over current technologies due to its low operating cost and high-water recovery ratio. Most of the system studied relies on the adsorption/desorption capacity of activated carbon electrodes due to its high surface area. However, its specific adsorption capacity is limited since the adsorption is predominantly on the surface of the electrodes. In this thesis we propose the use of polyaniline as a chloride-ion adsorption material. Polyaniline is a redox polymer able to accommodate anions in several of its three states when subjected to an external voltage. To this end, we synthesized polyaniline by electrodeposition technique and its electrochemical behavior was studied. A hybrid CDI system was assembled, using PANI as anode material and activated carbon cloth as cathode, showing outstanding adsorption of 37.26 mg/g Cl at current densities of 250 A/g. The energy consumption of this system was of 0.4979 kWh/m3. Its stability was evaluated over 50 cycles with negligible capacity loss. Along with its use in a CDI system, the aim of this thesis was to understand the mechanisms of operation of this material, by means of its physical and electrochemical characterization, as well as its efficiency and stability through the use of this material in capacitive deionization cells. / Kapacitiv avjonisering är en lovande teknik för rening och avsaltning av bräckt vatten med stora fördelar jämfört med nuvarande teknik på grund av dess låga driftskostnader och höga vattenåtervinningsgrad. De flesta av de studerade systemen bygger på adsorptions/desorptionskapaciteten hos elektroder av aktivt kol på grund av dess stora yta. Dess specifika adsorptionskapacitet är dock begränsad eftersom adsorptionen huvudsakligen sker på elektrodernas yta. I den här avhandlingen föreslår vi att polyanilin används som adsorptionsmaterial för kloridjoner. Polyanilin är en redoxpolymer som kan ta emot anjoner i flera av sina tre tillstånd när den utsätts för en extern spänning. För detta ändamål syntetiserade vi polyanilin genom elektrodepositionsteknik och dess elektrokemiska beteende studerades. Ett hybrid CDI-system monterades med PANI som anodmaterial och aktiverad kolduk som katod, vilket visade en enastående adsorption av 37,26 mg/g Cl vid en strömtäthet på 250 A/g. Energiförbrukningen för detta system var 0,4979 kWh/m3. Systemets stabilitet utvärderades över 50 cykler med försumbar kapacitetsförlust. Förutom användningen i ett CDI-system var syftet med denna avhandling att förstå detta materials funktionsmekanismer genom fysisk och elektrokemisk karakterisering samt dess effektivitet och stabilitet genom användning av detta material i kapacitiva avjoniseringsceller.

L'Electrogravimetria AC empra una microbalança de quars electroquímica (EQCM) en règim dinàmic. En l'EQCM un dels elèctrodes d'or depositats sobre el cristall és recobert amb una fina pelolícula d'un polímer electroactiv i és emprat com a elèctrode de treball (WE) dins d'una celola electroquímica. Les variacions de la freqüència de ressonància de la microbalança de quars (QCM) permeten obtindre la resposta massa associada amb la transferència de càrrega que es dóna en la interfície polímer-electròlit. L'Electrogravimetria AC va ser proposta a fi de caracteritzar i separadament identificar el moviment dels ions i el solvent en la interfície polímer-electròlit. En esta tècnica s'analitza en el domine de la freqüència la resposta de massa davant de xicotetes pertorbacions de voltatge gràcies a l'ocupació de la microbalança de quars en règim dinàmic. Per a este propòsit s'aplica una xicoteta pertorbació sinusoidal superposada a una tensió contínua, entre l'elèctrode de referència i l'elèctrode de treball de la celola. Posteriorment, es pot dibuixar la funció de transferència electrogravimètrica (EGTF), definida esta com la raó (?m/?E) entre l'amplitud dels canvis de massa induïts (?m) i l'amplitud de la pertorbació sinusoïdal aplicada (?E). Esta funció de transferència se dibuixa en un pla complex per a cada una de les freqüències de la senyal de pertorbació. Les distintes espècies iònicas involucrades són identificades en el pla complex per mitjà de bucles característics sempre que els bucles no se superposen. Per mitjà d'esta tesi doctoral es proposa un nou sistema de conversió de freqüència-tensió basat en un doble ajust de freqüència implementat amb un PLL mesclant elements analògics i digitals (AD PLL). Els resultats trobats tant en la caracterització electrònica del dispositiu com en la fase experimental proven la fiabilitat del sistema per als mesuraments realitzats en la tècnica d'Electrogravimetria AC. / Torres Villa, RA. (2007). Instrumental techniques for improving the measurements based on Quartz Crystal Microbalances (Técnicas instrumentales para mejorar las mediciones con microbalanzas de cuarzo) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17323