ELECTROSINTESIS DE POLIMEROS CONDUCTORES ORGANICOS SOBRE SUPERFICIES NANOESTRUCTURADAS DE OXIDO DE NIQUEL. APLICACIÓN EN SUPERCAPACITORES POLIMERICOS ORGANICOS

LEONARDO TREJO; ELIZABETH BERMUDEZ PRIETTO; CLAUDIA SOLIS; PÉREZ, EUGENIA; EDGARDO DURANTINI; LUIS OTERO; MIGUEL GERVALDO; LORENA MACOR

Congreso; XV Simposio Argentino de Polímeros I Congreso Argentino de Materiales Compuestos; 2023

INTEMA

Los supercapacitores (SC) son dispositivos de almacenamiento de energía de gran interés debido a sus propiedades dinámicas, así como su elevada densidad de energía y potencia, por lo que se emplean en una amplia variedad de aplicaciones que van desde equipos electrónicos portátiles y flexibles hasta vehículos híbridos, permitiendo satisfacer la demanda de nuevas fuentes de energía sostenibles [1]. A partir del mecanismo de almacenamiento de carga, los SC pueden ser clasificados como capacitores electroquímicos de doble capa y pseudocapacitores. Los pseudocapacitores operan a partir de reacciones redox reversibles, e intercalación de iones en el material que compone el electrodo. Entre los materiales pseudocapacitivos, los polímeros conductores son excelentes candidatos debido a su alta capacitancia, rápidas cinéticas redox, estabilidad estructural y conductividad eléctrica, entre otras características deseables [2]. En este sentido, en los últimos años ha habido un gran esfuerzo en el desarrollo de materiales híbridos, los cuales combinan polímeros conductores y óxidos semiconductores nanoestructurados, a fin de incrementar tanto el rendimiento como la durabilidad de estos dispositivos de almacenamiento de energía.En el presente trabajo se realizó la síntesis y caracterización de un sistema híbrido (inorgánico/orgánico) compuesto por un óxido de níquel nanoestructurado, sobre el cual se depositaron diversos polímeros conductores basados en unidades de porfirina metalada o 3,4-etilen-dioxi-tiofeno (EDOT). Se emplearon distintas técnicas electroquimicas para la síntesis de los materiales: cronoamperometría y voltametría cíclica (VC). Estas técnicas permiten la generación y deposición de los materiales en un solo paso, optimizando el proceso de obtención. Los polímeros fueron sintetizados a partir de las soluciones del monómero correspondiente ya sea EDOT o porfirinas. Los monómeros de porfirinas fueron adecuadamente funcionalizados con grupos electropolimerizables (carbazol y trifenamina). Los materiales fueron caracterizados mediante técnicas microscópicas como SEM y AFM, a fin de obtener información de su morfología la cual se puede definir como altamente porosa. La evaluación electroquímica mostró respuestas redox reversibles siendo estas, además, estables por cientos de ciclos. Los resultados obtenidos sugieren que estos sistemas híbridos tienen potencial aplicación como materiales pseudocapacitivos almacenando energía por medio de procesos de oxidación. Se llevaron a cabo estudios de ciclos de carga-descarga galvanostática (GCD) a diferentes densidades de corriente para evaluar la capacidad de los materiales. Las curvas de GCD presentaron forma triangular y simétrica, y buenos valores de capacitancia específica. Además, se observó que el material presenta un cambio de color apreciable cuando se oxida. Este comportamiento fue estudiado mediante la técnica de espectroelectroquímica, mostrando que los polímeros presentan distintas coloraciones en sus diferentes estados de oxidación, lo que le brinda potencial aplicación como material electrocrómico.En resumen, se polimerizaron monómeros basados en porfirina y EDOT sobre sustratos de óxido de níquel nanoestructurado, mediante síntesis electroquímica. Los materiales presentaron procesos redox reversibles con curvas GCD triangulares y simétricas demostrando la reversibilidad de los procesos involucrados. Los valores de capacitancia específica obtenidos muestran su posible aplicación en dispositivos de almacenamiento de energía.