Nuevos materiales de carbono para el almacenamiento y la producción de energía

Abstract

En la presente memoria se plantea la preparación y caracterización de materiales de carbono con diferentes características estructurales mediante el empleo de las técnicas de nanomoldeo y grafitización catalítica. Así mismo, se estudia el comportamiento de los materiales preparados como electrodos de condensadores electroquímicos o como soportes de electrocatalizadores. En la primera parte del trabajo se estudió la preparación de materiales de carbono mesoporoso mediante la técnica de nanomoldeo. Para ello, se empleó como nanomolde una sílice mesoestructurada de tipo HMS. Las características estructurales de los materiales de sílice y, por consiguiente, de los materiales de carbono, han sido controladas mediante la modificación de la temperatura de síntesis de la sílice y mediante la realización de un tratamiento hidrotermal adicional. Los materiales de carbono así preparados se caracterizan por poseer una elevada porosidad textural (~ 50 % del volumen total de poros corresponde a la porosidad textural) y un tamaño de poro controlable (~ 2 - 11 nm). A continuación, se estudió el comportamiento de estos materiales como electrodos en condensadores electroquímicos, mostrando la influencia que tienen, tanto su superficie total como su contenido en grupos oxigenados, sobre dicho comportamiento. En una segunda parte del trabajo se sintetizaron materiales grafíticos de carbono mesoporoso mediante la combinación de las técnicas de nanomoldeo y grafitización catalítica. Como nanomolde se empleó un xerogel de sílice mesoporosa y como fuente de carbono diferentes precursores poliméricos no grafitizables (alcohol polifurfurílico, resina fenólica y sacarosa). En este caso, el control de las características estructurales de los materiales de carbono se realizó mediante la modificación del precursor de carbono, el catalizador y la cantidad de catalizador empleada, la temperatura de precarbonización y la temperatura final de carbonización.