Determinación de las condiciones de producción de carbones activados a partir de residuos de la agroindustria del cacao para su posible uso como electrodo en supercondensadores

Martínez Galindo, Aylin Vanesa

Determinación de las condiciones de producción de carbones activados a partir de residuos de la agroindustria del cacao para su posible uso como electrodo en supercondensadores

dc.contributor.advisor	Vargas Ceballos, Óscar Andrés
dc.contributor.advisor	Méndez Camacho, Yelsin Enrique
dc.contributor.author	Martínez Galindo, Aylin Vanesa
dc.contributor.evaluator	Córdoba Tuta, Elcy María
dc.contributor.evaluator	Scharifker, Benjamín Rubén
dc.date.accessioned	2024-11-18T19:25:34Z
dc.date.available	2024-11-18T19:25:34Z
dc.date.created	2024-11-20
dc.date.issued	2024-11-12
dc.description.abstract	Los residuos de cacao generados durante un proceso de extracción de polifenoles, se pueden reutilizar para generar un mayor valor agregado en un marco de economía circular. Una aplicación prometedora es el desarrollo de carbón activado para su uso en dispositivos de almacenamiento de energía, como electrodos de supercondensadores. La capacidad de almacenamiento de energía del carbón activado está influenciada por varios factores, incluido el tipo de biomasa, el método de activación y el proceso de carbonización. En esta investigación se implementó el método de activación química para la síntesis de carbones activados, utilizando cloruro de zinc (ZnCl₂) como agente activante y residuos de la agroindustria del cacao como materia prima. Las proporciones de agente activante y materia prima utilizada son 1:1, 2:1 y 3:1, respectivamente. La activación térmica se desarrolló a 650 °C y 900 °C, con tiempos de carbonización de 30 y 120 minutos. El lavado del carbón activado se realizó con HCl (1M). Los carbones activados se sometieron a análisis elemental CHNS, caracterización textural por medio de adsorción de nitrógeno y análisis termogravimétrico (ATG) en atmósfera de aire y nitrógeno. Las evaluaciones electroquímicas se realizaron mediante voltamperometría cíclica y carga descarga galvanostática. Los resultados muestran que el material sintetizado a 900 °C/30 minutos con una relación de impregnación de 3:1 tiene una capacitancia específica de 76 F/g y una alta área superficial de 1483 m²/g, con un porcentaje de retención de la capacitancia del 86,8% durante 1000 ciclos de carga y descarga galvanostática a 1 A/g, lo que indica su viabilidad para su uso en electrodos para supercondensadores.
dc.description.abstractenglish	The cocoa waste generated during the extraction of polyphenols can be repurposed to create higher added value within a circular economy framework. One promising application is the development of activated carbon for use in energy storage devices, such as supercapacitor electrodes. The energy storage capacity of activated carbon is influenced by several factors, including the type of biomass, the activation method, and the carbonization process. In this research, the chemical activation method was implemented for the synthesis of activated carbons, using zinc chloride (ZnCl₂) as the activating agent and cocoa agro-industrial waste as the raw material. The ratios of activating agent to raw material used were 1:1, 2:1, and 3:1, respectively. Thermal activation was carried out at 650 °C and 900 °C, with carbonization times of 30 and 120 minutes. The activated carbon was washed with HCl (1M). The activated carbons were subjected to elemental CHNS analysis, textural characterization through nitrogen adsorption, and thermogravimetric analysis (TGA) in air and nitrogen atmospheres. Electrochemical evaluations were performed using cyclic voltammetry and galvanostatic charge-discharge. The results show that the material synthesized at 900 °C for 30 minutes with an impregnation ratio of 3:1 has a specific capacitance of 76 F/g and a high surface area of 1483 m²/g, with a capacitance retention of 86.8% over 1000 galvanostatic charge-discharge cycles at 1 A/g, indicating its viability for use in supercapacitor electrodes.
dc.description.degreelevel	Maestría
dc.description.degreename	Magíster en Ingeniería de Materiales
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/44782
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.program	Maestría en Ingeniería de Materiales
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Supercondensadores
dc.subject	Carbón activado
dc.subject	Capacitancia
dc.subject	Electrodos
dc.subject	Biomasa
dc.subject.keyword	Supercapacitors
dc.subject.keyword	Capacitance
dc.subject.keyword	Activated Carbon
dc.subject.keyword	Electrodes
dc.subject.keyword	Biomass
dc.title	Determinación de las condiciones de producción de carbones activados a partir de residuos de la agroindustria del cacao para su posible uso como electrodo en supercondensadores
dc.title.english	Determination of production conditions for activated carbons from cocoa agro-industrial waste for potential use as supercapacitor electrodes
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría