Fechar

@MastersThesis{Munhoz:2020:CoNaEs,
               author = "Munhoz, Manuella Gobbo de Castro",
                title = "Comp{\'o}sito nanoestruturado de esferas de carbono poroso sobre 
                         feltro de fibra de carbono para eletrodos de supercapacitores",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2020",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2020-03-06",
             keywords = "supercapacitores, caracteriza{\c{c}}{\~a}o 
                         eletroqu{\'{\i}}mica, carbono poroso, esferas de carbono, 
                         supercapacitors, electrochemistry characterization, porous carbon, 
                         carbon spheres.",
             abstract = "Supercapacitores s{\~a}o dispositivos de alta capacidade de 
                         armazenamento de energia el{\'e}trica. Eles s{\~a}o amplamente 
                         estudados na literatura devido ao seu elevado potencial de 
                         aplica{\c{c}}{\~a}o em sistemas de gera{\c{c}}{\~a}o de 
                         energia, ve{\'{\i}}culos el{\'e}tricos h{\'{\i}}bridos e 
                         outros dispositivos el{\'e}tricos. Apesar de fornecer mais 
                         energia, os supercapacitores possuem capacidade de armazenamento 
                         de carga volum{\'e}trica inferior quando comparado {\`a}s 
                         baterias, cerca de 3 a 30 vezes menor. Portanto, o desenvolvimento 
                         e implanta{\c{c}}{\~a}o de novos dispositivos com maior 
                         efici{\^e}ncia dependem de novos materiais para eletrodos e 
                         eletr{\'o}litos, assim como o ajuste de suas propriedades 
                         eletroqu{\'{\i}}micas. A presen{\c{c}}a de uma estrutura porosa 
                         3D (esferas) pode facilitar um maior armazenamento de cargas 
                         dentro da estrutura de rede formada no eletrodo. Pode-se, ainda, 
                         ressaltar que os eletrodos utilizando esferas porosas de carbono 
                         (ECs) sobre o suporte carbonoso apresentam a vantagem de baixo 
                         custo, sobretudo devido {\`a} utiliza{\c{c}}{\~a}o de uma 
                         metodologia simplificada de deposi{\c{c}}{\~a}o. Nesse trabalho, 
                         foram desenvolvidos e caracterizados comp{\'o}sitos 
                         nanoestruturados feitos a partir da deposi{\c{c}}{\~a}o de ECs 
                         sobre feltros de fibra de carbono, visando verificar seu potencial 
                         como eletrodo de supercapacitores. A s{\'{\i}}ntese das esferas 
                         de carbono porosas foi realizada utilizando a extens{\~a}o do 
                         m{\'e}todo de St{\"o}ber, bem como a produ{\c{c}}{\~a}o do 
                         comp{\'o}sito nanoestruturado a partir da deposi{\c{c}}{\~a}o 
                         de esferas sobre feltro de carbono. As estruturas 
                         morfol{\'o}gicas dos materiais apresentaram diferen{\c{c}}as em 
                         fun{\c{c}}{\~a}o das condi{\c{c}}{\~o}es do tratamento 
                         t{\'e}rmico empregado de carboniza{\c{c}}{\~a}o e 
                         ativa{\c{c}}{\~a}o. A estrutura formada exibiu excelentes 
                         propriedades eletroqu{\'{\i}}micas em compara{\c{c}}{\~a}o 
                         {\`a} eletrodos desenvolvidos utilizando ECs, possivelmente 
                         associados ao tratamento de ativa{\c{c}}{\~a}o. Exemplo disto 
                         foram as amostras ativadas com cavidades porosas circulares 
                         uniformemente distribu{\'{\i}}das, {\'a}rea superficial elevada 
                         e microporosa. As caracteriza{\c{c}}{\~o}es 
                         eletroqu{\'{\i}}micas das amostras ativadas exibiram maior 
                         amplitude na densidade de corrente nas voltametrias 
                         c{\'{\i}}clicas, resultando em uma maior {\'a}rea diretamente 
                         relacionada ao valor elevado de capacit{\^a}ncia. As curvas 
                         galvanost{\'a}ticas de carga-descarga e as voltametrias 
                         c{\'{\i}}clicas apresentaram falta de linearidade, indicando a 
                         presen{\c{c}}a de efeitos faradaicos durante as varreduras e 
                         caracterizando o mecanismo de armazenamento de energia destes 
                         materiais como h{\'{\i}}brido. Essas caracter{\'{\i}}sticas 
                         proporcionaram um excelente desempenho capacitivo 
                         eletroqu{\'{\i}}mico das amostras, que pode ser 
                         atribu{\'{\i}}do {\`a} sua {\'a}rea superficial 
                         espec{\'{\i}}fica, facilmente acess{\'{\i}}vel ao 
                         eletr{\'o}lito e aos grupos contendo nitrog{\^e}nio na 
                         superf{\'{\i}}cie do carbono que originam efeito 
                         pseudocapacitivo devido {\`a}s rea{\c{c}}{\~o}es redox 
                         faradaicas. Os valores de capacit{\^a}ncia dos eletrodos 
                         alcan{\c{c}}aram valores de at{\'e} 327 F g-1. ABSTRACT: 
                         Supercapacitors are devices with high electrical energy storage 
                         capacity. They are widely studied in the literature due to their 
                         high potential for application in power generation systems, hybrid 
                         electric vehicles, and other electrical devices. Despite providing 
                         more energy, supercapacitors have a lower volumetric charge 
                         storage capacity when compared to batteries, which are about 3 to 
                         30 times smaller. Therefore, the development and implantation of 
                         new devices with greater efficiency depends on new materials for 
                         electrodes and electrolytes, as well as the adjustment of their 
                         electrochemical properties. The presence of a 3D porous structure 
                         (spheres) can facilitate greater storage of charges within the 
                         network structure formed on the electrode. It can also be 
                         emphasized that the electrodes using porous carbon spheres (CS) on 
                         the carbonaceous support have the advantage of low cost, mainly 
                         due to the use of a simplified deposition methodology. In this 
                         work, nanostructured composites made from the deposition of CS on 
                         carbon fiber felts were developed and characterized, to verify 
                         their potential as a supercapacitor electrode. The synthesis of 
                         the porous carbon spheres was performed using the extension of the 
                         St{\"o}ber method, as well as the production of the 
                         nanostructured composite from the deposition of spheres on carbon 
                         felt. The morphological structures of the materials showed 
                         differences depending on the conditions of the heat treatment 
                         employed for carbonization and activation. The formed structure 
                         exhibited excellent electrochemical properties compared to 
                         electrodes developed using CS, possibly associated with the 
                         activation treatment. An example of this was the activated samples 
                         with uniformly distributed circular porous cavities, elevated 
                         surface area and microporosity. The electrochemical 
                         characterizations of the activated samples exhibited greater 
                         amplitude in current density and cyclic voltammetry, resulting in 
                         a larger area directly related to the high capacitance value. The 
                         galvanostatic chargedischarge curves and cyclic voltammetry showed 
                         a lack of linearity, indicating the presence of faradaic effects 
                         during sweeps and characterizing the energy storage mechanism of 
                         these materials as a hybrid. These characteristics provided the 
                         excellent electrochemical capacitive performance of the samples, 
                         which can be attributed to their specific surface area, easily 
                         accessible to the electrolyte, and the nitrogen groups on the 
                         carbon surface, which give rise to a pseudocapacitive effect due 
                         to faradaic redox reactions. The capacitance values of the 
                         electrodes reached values of up to 327 F g-1.",
            committee = "Baldan, Maur{\'{\i}}cio Ribeiro (presidente/orientador) and 
                         Amaral-Labat, Gisele Aparecida (orientadora) and Savonov, Graziela 
                         da Silva and Lenz e Silva, Guilherme Frederico Bernardo",
         englishtitle = "Nanostructured composite of porous carbon spheres on activated 
                         carbon fiber felt for supercapacitor electrodes",
             language = "pt",
                pages = "70",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3USS2EB",
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           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "28 mar. 2024"
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