Estruturas de carbono como eletrodos para supercapacitores de dupla camada elétrica

Abstract

Supercapacitores são dispositivos desenvolvidos para o armazenamento de energia elétrica. Os principais materiais utilizados como eletrodos em supercapacitores do tipo dupla camada elétrica são derivados de carbono. Dada a grande quantidade de estru- turas que o carbono pode formar, foram selecionadas algumas que previamente viu-se interessante para este ?m. Os materiais carbonáceos estudados foram: carvão ativado, derivado de grafeno, carbono derivado de carbeto, aerogel de carbono, nano?bras de carbono, gra?te e carbono oriundo da queima da casca de arroz. Alguns destes foram utilizados como recebidos e outros fabricados utilizando-se de processos químicos e físicos. A microestrutura dos materiais obtidos, bem como suas propriedade físico- químicas, foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão, análise de área super?cial, distribuição de tamanho de poros e espectroscopia raman. A partir dos materiais obtidos foram fabricados elétrodos para análises das propriedades elétricas e eletroquímicas dos mesmos. Para validar as técnicas de caracterização elétrica foi utilizado um supercapacitor comercial. Os resultados das propriedades eletroquímicas foram relacionados com as propriedades físico-química dos materiais para veri?car possíveis correlações. Alguns dos materiais carbonáceos apresentaram propriedades eletroquímicas favoráveis à aplicação como supercapacitores.

Abstract: Supercapacitors are devices developed for the storage of electrical energy. The main materials used as an electrode in double layer electric supercapacitors is carbon deriva- tives. Given the large ammount of structures that carbon can form some that were previously interesting for this purpose were selected. The carbonaceous materials stud- ied were: activated carbon, derived from graphene, carbide-derived carbon, carbon aerogel, carbon nano?bers, graphite and carbon from burning rice husk. Some of these used as received and others manufactured using chemical and physical processes. The microstructure of the obtained materials, as well as their physical-chemical proper- ties, were characterized by transmission electron microscopy, analysis of surface area and pore size and raman spectroscopy. From the obtained materials, electrodes were manufactured to analyze their electrical and electrochemical properties. To validate the electrical characterization techniques used, a commercial supercapacitor was used. The results of the electrochemical properties were related to the physical-chemical properties of the materials to verify possible correlations. Some of the carbonaceous materials showed electrochemical properties favorable to application as supercapaci- tors.