Obtención de materiales carbonosos a partir de la cascarilla de cacao para su aplicación como electrodos en supercapacitores

Abstract

Las tecnologías de almacenamiento de energía como los supercapacitores electroquímicos, requieren el estudio de nuevos materiales de carbono que puedan ser usados como electrodos y permitan la obtención de una alta capacitancia; para ello, se requiere que el material carbonoso tenga una alta área específica, un alto desarrollo de porosidad y grupos funcionales de oxígeno en su superficie. En este trabajo se desarrolla un material carbonoso a partir de la cascarilla de cacao usando KOH como agente activante, se obtuvieron materiales a tres relaciones agente/sólido (1:1, 3:1 y 5:1 p/p), y tres temperaturas de carbonización (500, 650 y 800 °C), a fin de conocer las mejores condiciones de obtención. Los carbones activados obtenidos a partir de la cascarilla de cacao, se caracterizaron mediante análisis próximo e isotermas de adsorción de N2 y CO2; las muestras con mayor área superficial BET se caracterizaron además a través de espectroscopia Raman, descomposición con temperatura programada DTP, y espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X XPS, con el fin de determinar la composición química y caracterizar la estructura de la superficie; el desempeño electroquímico de estas muestras se evaluó por voltarimetría cíclica (VC). La muestra sintetizada con una relación agente/Sólido de 5:1 y carbonizada a 650 oC (CC-650-5), fue la que presentó la mayor área superficial, 1443 m2/g, con la mayor capacitancia específica de 132 F/g; esta muestra presentó el menor contenido de cenizas, el mejor desarrollo de microporosidad, el menor desorden en su estructura y por lo tanto tuvo una alta conductividad eléctrica; además en su superficie se encontraron grupos funcionales oxigenados como los carbonilos, quinonas y fenoles, que pudieron favorecer el almacenamiento de energía.