Desarrollo de electrodos basados en nanomateriales de carbono y polímeros conductores para supercapacitores electroquímicos

RAMOS WAC, CATRIEL A.; SCOTTO, JULIANA; MARMISOLLÉ, WALDEMAR A.; AZZARONI, OMAR

Río Cuarto

Congreso; Nano2022; 2022

La creciente demanda de energía a nivel mundial ha generado la necesidad de contar con dispositivos parael almacenamiento y la conversión de energía más eficiente, de bajo costo y ecológicamente sustentables.En este contexto, los supercapacitores (SCs) constituyen dispositivos muy interesantes para elalmacenamiento de energía ya que permiten la acumulación de carga tanto a partir la generación decapacidades en la interfase entre un material electroactivo y el solvente como a partir de un proceso rédoxreversible. En este sentido, los nanomateriales de carbono y los polímeros electroactivos resultan idealespara la construcción de SCs, ya que combinan las elevadas pseudocapacitancias de los polímerosconductores con la excelente conectividad eléctrica y elevada área superficial de los nanomateriales decarbono.[1] Por un lado, para la obtención de SCs eficientes hechos de materiales híbridos es necesaria unaadecuada integración a nivel molecular de los componentes. En este contexto es donde lananoarquitectónica se presenta como una eficaz estrategia para el diseño de materiales con propiedadesoptimizadas permitiendo obtener elevadas capacidades y, al mismo tiempo, mantener una buenaestabilidad al ciclado y una alta velocidadde carga y descarga. Por otro lado, unode los desafíos en la utilización denanomateriales de carbono se encuentraen la dificultad para obtener dispersionesestables de estos materiales. En estetrabajo, se muestra una novedosaestrategia para la generación dedispersiones de nanografito así comopara una eficiente integración de esteFigura 1. Esquema del ensamblado LbL realizado a partir de una dispersión material a un polímero conductorde nanografito en anilina y el complejo PANI:PSS (polianilina, PANI) través de la técnica deensamblado capa por capa (LbL) (Figura 1). A partir de la exfoliación de grafito en anilina no solo se logró unmétodo sencillo de obtención de nanografito en una dispersión estable, sino que además se generaroncargas positivas en el nanomaterial permitiendo utilizarlo como bloque de construcción para el ensambladomediado por interacciones electrostáticas, empleando como bloque de carga negativa un complejo depolianilina con poliestirensulfonato (PANI:PSS). Además, este método permite luego polimerizar anilinaintegrada en el ensamblado mediante la aplicación de potencial, favoreciendo la conectividad eléctrica delensamblado. Para la caracterización de los materiales híbridos, el ensamblado LbL se llevó a cabo sobresustratos de vidrio sobre los que se siguió el crecimiento por espectroscopía UV/visible. Luego se evaluó eldesempeño electroquímico de los ensamblados depositados sobre electrodos de oro en medio ácido ymedio neutro y se lo comparó con otros ensamblados llevados a cabo a partir de dispersiones de materialesde carbono utilizando un agente dispersante no electroactivo.