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Modificación de sustratos tridimensionales a base de carbono con hexacianoferrato de cobalto para su potencial aplicación en almacenamiento electroquímico de iones sodio

Resumen

En este trabajo, partículas de hexacianoferrato de cobalto (CoHCF) se depositaron en la superficie de espumas de carbón vítreo reticulado (CVR) con el fin de superar la falta de conductividad del CoHCF y aprovechar su capacidad para el almacenamiento de iones Na+. La deposición se llevó a cabo a través de 3 métodos: electrodeposición, síntesis química e hidrotermal. La electrodeposición de CoHCF en la superficie de la espuma CVR se realizó usando la técnica de voltamperometría cíclica. Los últimos dos métodos se basaron en la formación de hidróxido de cobalto y carbonato de hidróxido de cobalto como plantillas precursoras de sacrificio, respectivamente, luego ambos arreglos se transformaron a CoHCF a través de una reacción de intercambio iónico en solución acuosa de [Fe(CN)6]3-. Los materiales obtenidos se caracterizaron con diversas técnicas para obtener información sobre su morfología, composición, estructura y desempeño electroquímico en el almacenamiento de los iones sodio. Los resultados mostraron que el contacto íntimo entre el CoHCF y la espuma CVR mejora la respuesta a altas velocidades de barrido o de carga y descarga, debido a un mayor número de sitios activos para el almacenamiento de energía y menor impedancia. Notablemente, la síntesis basada en los precursores de cobalto mejora la capacidad como resultado de una mayor cantidad de CoHCF depositado. El electrodo CoHCF(-1.1V)120s/CVR preparado por síntesis química presentó la mayor capacidad, por lo que se empleó para ensamblar un dispositivo híbrido que entregó una densidad de energía de 166.2 mWh cm-3 a una densidad de potencia de 2301 mW cm-3. El dispositivo conservó el 82.5% de su capacidad inicial, después 1000 ciclos a una corriente de 10 mAcm-3. La estabilidad de los materiales se evaluó mediante EIS y FTIR.