Determinación de las condiciones de manufactura de electrodos de carbón activado producidos a partir de residuos agroindustriales de cacao para aplicaciones en supercondensadores
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Date
2025-03-28
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Los supercondensadores han emergido como dispositivos clave en el almacenamiento de energía gracias a su alta densidad de potencia, ciclos de vida prolongados y capacidad de carga/descarga rápida. Sin embargo, los materiales radicionales utilizados en su fabricación como el PVDF (difluoruro de polivinilideno) y el NMP (N-metil-2-pirrolidona) presentan desafíos ambientales y de eficiencia, impulsando la investigación hacia alternativas sostenibles. En este trabajo, se desarrollaron electrodos para supercondensadores utilizando carbón activado de residuos de cacao dopado con urea generados durante un proceso de extracción de polifenoles, empleando biopolímeros (almidón de papa y CMC (carboximetilcelulosa) +SBR (caucho de estireno-butadieno)) como aglomerantes y agua como solvente. Mediante un diseño factorial, se optimizaron las condiciones de recubrimiento, secado y formulación para evaluar su impactó en el desempeño electroquímico de los electrodos. Los resultados mostraron que los electrodos con CMC+SBR (E11F3CMC) alcanzaron la mejor capacitancia especifica (102 F/g a 1A/g) en 2M de NaCl con una retención del 97.4% en 1000 ciclos de carga y descarga. Los electrodos con almidón (E6F2A) lograron capacitancias de hasta 94.51 F/g a 1A/g igualmente en 2M de NaCl. Los análisis texturales confirmaron la microporosidad del carbón activado, mientras que los estudios de mojabilidad destacaron la superioridad de los biopolímeros frente al PVDF, al ofrecer una mayor interacción electrodo-electrolito gracias a su naturaleza hidrofílica. Por lo anterior, los biopolímeros como el almidón de papa y CMC+SBR utilizados como aglomerantes ofrecen un enfoque sostenible y eficiente para la fabricación de electrodos para supercondensadores.
Description
Keywords
Supercondensador, Carbón activado, Aglomerante, Almidón, Carboximetilcelulosa