@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",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3USS2EB",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "04 maio 2024"
}