Materiales de carbono en condensadores electroquímicos. Mecanismos de almacenamiento de energía

Abstract

En la presente memoria se llevan a cabo distintos estudios que permiten comprender mejor algunos aspectos que afectan de forma fundamental al comportamiento de los condensadores electroquímicos basados en materiales de carbono, y que son frecuentemente ignorados en los trabajos que se recogen en la bibliografía. A partir de dichos estudios se ha podido establecer la contribución de los distintos mecanismos de almacenamiento de energía (doble capa eléctrica y fenómenos de pseudocapacidad) al comportamiento global de los condensadores desarrollados. Para ello se han utilizado carbones activados comerciales, carbones activados con tamaño de poro muy definido (tamices moleculares), y de una forma más extensa carbones activados obtenidos en el laboratorio mediante activación química de una brea de mesofase, junto con la selección adecuada de distintos electrolitos y condiciones de ensayo electroquímico. Los estudios realizados utilizando tamices moleculares de carbono y electrolitos de distinto tamaño catiónico demostraron que poros de tamaño igual o superior a 0,5 nm permiten el acceso de iones acuosos al interior de la red porosa, poniendo de manifiesto que los materiales de carbono microporosos son perfectamente válidos como material activo de electrodo en medio acuoso. Los carbones obtenidos mediante activación química con KOH mostraron unos valores muy elevados de capacidad específica (en torno a 300 F/g), superior a los obtenidos para un material comercial. El origen de los buenos resultados obtenidos se fundamenta en la combinación de una alta superficie específica (~ 2000 m2/g) con la presencia de grupos oxigenados en la superficie del material, los cuales participan en reacciones faradaicas. La modificación del material mediante diversos tratamientos térmicos permitió determinar de forma cuantitativa la contribución de los fenómenos faradaicos a la capacidad total del sistema electroquímico, tanto en medio básico como ácido (...)