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Síntesis de sustratos 3D carbonosos a partir de melaza para su aplicación en dispositivos de almacenamiento electroquímico de energía.

Resumen

La fabricación convencional de carbón vítreo reticulado (CVR) implica el uso de sustancias tóxicas como el fenol, formaldehído, furfurilo o resorcinol. En este trabajo de investigación, se propuso una estrategia fácil y de bajo costo para obtener el CVR con un enfoque sostenible a nivel ambiental al incorporar melaza, un residuo de la industria panelera. El objetivo de la presente contribución es mejorar las propiedades electroquímicas y la retención de energía a largo plazo de los supercapacitores sintetizados a partir de CVR, sin representar riesgos para el medio ambiente y la salud humana, evitando la contaminación del agua y la generación de gases tóxicos. Se evaluó el rendimiento de los CVR fabricados con la técnica de réplica por plantilla de sacrificio a diferentes tiempos de polimerización y porcentajes de melaza. Los resultados revelaron que un tiempo de polimerización de 24 horas y un contenido de melaza del 100% mostraron una mayor estabilidad electroquímica. Los CVR desarrollados se caracterizaron mediante técnicas, como microscopia óptica confocal, SEM, FT-IR y Raman. Finalmente, se ensambló el supercapacitor simétrico empleando el CVR seleccionado como electrodo positivo y negativo, y se le realizaron pruebas electroquímicas como voltamperometría cíclica, curvas de carga y descarga galvanostática y espectroscopía de impedancia electroquímica para evaluar el comportamiento del dispositivo. El dispositivo registró capacidades volumétricas de 334.89, 211.74, 163.72, 137.77, 110.41 y 84.89 mF/cm3 a 5, 10, 15, 20, 30 y 50 mV/s dentro de una ventaja de voltaje de 1.0 V posicionándolo como una opción en aplicaciones de almacenamiento de energía duraderas y sostenibles. Estos hallazgos abren nuevas perspectivas en el desarrollo de materiales y tecnologías para el almacenamiento de energía.