Conde Rivera, Laura Rosa
López Suarez, Franz Edwin
Bogotá, Colombia
Vásquez Suarez, Leidy Katherine
Villarraga Arias, Luisa María
2021-09-20T19:07:41Z
2021-09-20T19:07:41Z
2021
http://hdl.handle.net/20.500.12010/21866
Las tecnologías de almacenamiento de energía electroquímicas como los supercapacitores, junto con el desarrollo de materiales de carbono, desempeñan actualmente papeles prometedores en el esfuerzo global por abordar los desafíos para el suministro de energía. Las ventajas de alta densidad de potencia y larga vida útil han hecho que los supercapacitores usando electrodos compuestos por materiales carbonosos sean los principales dispositivos que permitan ese almacenamiento de una manera eficiente y sostenible. Sin embargo, las características de capacitancia y potencia de los materiales carbonosos porosos convencionales son limitadas, pero pueden ser mejoradas a través del dopaje de N y P; desde el aumento de las características texturales hasta la pseudocapacitacia. Ante esta dificultad, se planteó el desarrollo de materiales carbonosos a partir de cascarilla de cacao mediante activación química con H3PO4 y KOH a relaciones agente/sólido de 1,75:1 y 3:1 p/p y con temperatura de 600 y 800°C, respectivamente. Luego, se sometieron a tratamiento químico con amoníaco empleando tres concentraciones de solución (10%, 17.5% y 25%) y con fosfato monoamónico se trataron con tres concentraciones de solución (25%, 30% y 35%) a una relación agente/carbón de 4:1, a fin de establecer la influencia de las condiciones de tratamiento sobre el dopaje alcanzado y la capacitancia de los materiales obtenidos. Los carbones activados se caracterizaron mediante análisis elemental EDS, microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectro infrarrojo con transformada de Fourier con el fin de evaluar las características morfológicas, la la composición química, y los grupos funcionales. Las muestras modificadas con fosfato monoamónico al 35% (p/p) C-A-FM-35, y amoníaco al 25% (p/p) C-A-A-25: presentaron los mayores contenidos de N y P, respectivamente. Todos los tratamientos mostraron un incremento en los grupos piridínicos de acuerdo con el FTIR, pero la muestra activada con KOH y modificada con fosfato monoamónico al 25% (p/p) C-B-FM-25 fue la única en exponer grupos hidroxilo y amino que pueden favorecer la humectabilidad y la pseudocapacitancia del carbón.
24 páginas
application/pdf
spa
Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano
reponame:Expeditio Repositorio Institucional UJTL
instname:Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano
Ingeniería industrial
Dopaje con nitrógeno y fósforo de carbones activos derivados de cascarilla de cacao para su aplicación como electrodos en supercapacitores
Trabajo de grado
Química, Ingeniería
Química
Soluciones (Química)
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info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
Abierto (Texto Completo)
Ingeniero(s) Químico(s)
Ingeniería Química
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#IngenieríaIndustrial
Electrochemical energy storage technologies such as supercapacitors, along with the development of carbon materials, are currently promising roles in the global effort to energy supply challenges. The advantages of high-power density and long life have made supercapacitors with electrodes of carbonaceous materials the primary devices, allowing efficient and sustainable storage. However, the capacitance and power features of conventional porous carbonaceous materials are limited, but they could be improved through N and P doping, since it may enhance the textural and pseudocapacitance characteristics. This work proposed developing activated carbons from cocoa husk by chemical activation with H3PO4 and KOH at agent/solid ratios of 1.75:1 and 3:1 w/w, using carbonization temperatures of 600 and 800 °C, respectively. Then, they were treated with ammonia at concentrations of 10%, 17.5%, and 25%, or with monoammonium phosphate at concentrations of 25%, 30%, and 35% (agent/carbon ratio 4:1), to establish the agent concentration influence on the achieved doping and the capacitance of the materials obtained. Activated carbons were characterized by scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) to assess morphological characteristics, elemental composition, and functional groups. The samples modified with monoammonium phosphate at 35% (w/w) C-A-FM-35, and ammonia at 25% (w/w) C-A-A-25, presented the highest N and P contents, respectively. All the treatments seem to increase pyrrolic groups according to FTIR, but the sample activated with KOH and modified with monoammonium phosphate at 25% (w/w) C-B-FM-25 was the only one exposing hydroxyl and amine groups, that could improve both the wettability and pseudocapacitance of carbon.
Facultad de Ciencias Naturales e Ingeniería
info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f