Síntesis y caracterización de electrodos poliméricos a base de derivados de tiofeno y nanotubos de carbono para su aplicación en supercapacitores

Abstract

La alta demanda de dispositivos capaces de almacenar energía de una manera segura, eficiente y más amigables con el ambiente ha hecho que se desarrollen en los últimos años los supercapacitores, los cuales permiten la rápida carga y descarga de energía. Los supercapacitores tipo pseudocapacitivo consisten en un material de electrodo capaz de realizar procesos faradaicos rápidamente, lo que permite el almacenamiento de energía. Los polímeros conductores han sido ampliamente aplicados en este tipo de sistemas de almacenamiento de energía para mejorar su conductividad eléctrica. En este trabajo se aborda la preparación de electrodos de Poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT) y nanotubos de carbono (NTC) con el objetivo de mejorar las características de conducción del material, permitiendo al supercapacitor un desempeño más eficiente y con una mayor capacidad de almacenamieno de energía. La síntesis de los electrodos se realizó por medio de técnicas de electropolimerización sobre una superficie de negro de carbón en un colector de corriente de Al, electrodos con 0.5, 1, 2 y 5% en peso de NTC con respecto al PEDOT. Las caracterizaciones electroquímicas se realizaron en una celda de prueba tipo Swagelock a dos electrodos, usando acetonitrilo y Tetrabutilamonio tetrafluoroborato (TBABF) 0.1 M. Se realizaron caracterizaciones por voltametría cíclica, carga y descarga a corriente constante y EIS (Espectroscopía de impedancia electroquímica). Se obtuvieron resultados más favorables con los electrodos preparados con los NTC en las pruebas realizadas a altas velocidades de barrido, demostrando que la presencia de los NTC mejora la conducción y permiten una interacción más rápida de las cargas que se intercalan en el cuerpo del electrodo, de igual manera se observa una mejor estabilidad a lo largo de los ciclos de carga y descarga. Los electrodos de 5%wt de nanotubos de carbono funcionalizados (FCNT) son los que mejores resultados obtuvo con una capacitancia de 395 mF/cm2.