Aplicação de géis de polifosfatos à construção de dispositivos eletroquímicos

Abstract

Materiais híbridos entre géis de polifosfato de alumínio e ferro, polianilina e materiais carbonáceos, foram sintetizados e utilizados como materiais para eletrodos na construção de dispositivos eletroquímicos. Os géis de polifosfato de alumínio e ferro, os materiais carbonáceos, bem como os híbridos formados entre estes materiais e a polianilina, foram caracterizados por diversas técnicas, tais como, análise termogravimétrica, espectroscopia Raman, espectroscopia de UV-vis, espectroscopia de IV, espectroscopia de impedância, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão e medidas de área superficial BET. Com os materiais de eletrodos sintetizados, foram montados dois tipos de dispositivos eletroquímicos: baterias e capacitores. As baterias foram montadas com os materiais híbridos sendo utilizados como catodos, zinco como anodo e, como eletrólito, NH4Cl e ZnCl2 aquosos e caracterizadas por descarga a corrente constante. A bateria construída com o carbono grafite foi a que apresentou o melhor desempenho. Duas séries de capacitores foram montadas utilizando-se os materiais sintetizados como eletrodos: uma das séries com a presença do polímero condutor e a outra sem o polímero. Os capacitores foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica, ciclagem galvanostática e voltametria cíclica. Os capacitores cujos eletrodos continham a polianilina apresentaram valores de capacitância maiores que os capacitores sem esse polímero, chegando a 117 F·g-1, para o capacitor cujo eletrodo continha o gel de polifosfato de alumínio e ferro, carbono esfera e polianilina. Os capacitores apresentaram energia e potência específicas que os classificam como sendo supercapacitores, cujos valores se aproximam aos de dispositivos semelhantes reportados na literatura. Os resultados demonstraram que os materiais sintetizados são promissores para a confecção dos eletrodos a serem utilizados em baterias e capacitores, tanto devido as suas propriedades, quanto à relativa simplicidade da sua síntese