Uso de Material Carbonoso Derivado del Pseudotallo de la Planta de Banano como Material de Electrodo en Supercapacitores

Abstract

En este trabajo se estudió la síntesis y evaluación de carbones derivados del pseudotallo de banano como materiales de electrodo para supercapacitores electroquímicos, con el propósito de valorizar un residuo lignocelulósico abundante mediante su transformación en un material funcional para el almacenamiento de energía. El precursor fue sometido a carbonización a 600, 800 y 1000 °C, con y sin activación química mediante KOH, con el fin de evaluar la influencia de las condiciones de síntesis sobre la estructura, la química superficial y el desempeño electroquímico. Las muestras obtenidas se caracterizaron mediante las técnicas de TGA/DTG, FTIR, Raman y XPS, lo que permitió establecer la evolución térmica, química superficial y estructural del carbono. Los resultados estructurales evidenciaron que la carbonización a 800 °C combinada con activación con KOH genera un equilibrio óptimo entre microporosidad, desorden estructural y eliminación de grupos oxigenados. Las pruebas electroquímicas realizadas en (Na2SO4, H2SO4 y NaOH: 1M) mostraron que el electrolito NaOH 1 M ofrece la mejor respuesta capacitiva. En estas condiciones, el electrodo carbonizado a 800 °C y activado con KOH alcanzó una capacitancia específica de 333 F g-1 a 0,25 A g-1, tiempos de descarga prolongados y una resistencia interna reducida. El análisis cinético indicó un mecanismo mixto de almacenamiento de carga, con contribuciones capacitiva (49,35 %) y dependiente de difusión (50,65 %), coherente con la estructura porosa y la química superficial del material. En conjunto, los resultados demuestran que el pseudotallo de banano es un precursor viable y sostenible para la producción de carbones activados de alto rendimiento, destacándose la condición de carbonización a 800 °C con activación mediante KOH, evaluada en NaOH 1 M, como la más favorable para aplicaciones en supercapacitores electroquímicos.