Estudos das variáveis de preparação de filmes MnO2 aplicado a supercapacitores

• Autor(a) principal: Nascimento, Magno da Cunha
• Data de Publicação: 2019
• Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/3776787372800298
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM
• Texto Completo: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7683
• topic: Energia - Armazenamento; Óxidos de Manganês; Capacitadores; ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA; Eletrodeposição; Estudo; Dióxido de Manganês; Supercapacitores

A utilização mais ampla de fontes renováveis acarretou em uma nova geração de dispositivos eletroquímicos com alto desempenho em armazenamento e conversão de energia como supercapacitores eletroquímicos, células a combustível e pilhas portáteis. Os óxidos metálicos de baixo custo, como NiO, CoO2, Ni(OH)2, MnO2, bem como polímeros condutores como polianilina, são estudados como materiais de eletrodo para capacitores eletroquímicos com intuito de superar o alto custo associado aos demais materiais. Para esta finalidade, o dióxido de manganês é um material atrativo para estudos científicos devido ao seu baixo custo, baixa toxicidade, menor agressividade ao meio ambiental e por apresentar boa capacitância teórica. No presente trabalho o MnO2 foi eletrodepositado utilizando a técnica de voltametria cíclica aplicando uma faixa de potencial anódico de 0 a 1,5 V e como substrato foram usadas placas titânio eletropolidas. Além de eletrodepositar o material, esta técnica foi utilizada para estudar o eletrodo obtido na faixa de potencial de 0 a 0,8 V. Essa técnica é extremamente importante por fornecer informações sobre a natureza eletroquímica das espécies analisadas, tais como, processos redox, capacitância, ciclabilidade etc. O processo de eletropolimento do substrato foi analisado usando a técnica de microscopia de força atômica a partir da qual constatou-se o melhor substrato para receber a camada de filme do óxido. A análise por microscopia eletrônica de varredura, possibilitou observar alterações na mofolgia dos materiais à medida que havia mudanças na concentração e composição das soluções precursoras, sendo que os filmes dos eletrodos que não continha o eletrólito suporte apresentaram maior uniformidade. A análise por difração de raios x, mostrou a fase cristalina do MnO2, bem como, a distância interplanar dos picos observados. Os estudos eletroquímicos foram realizados pela técnica de voltametria cíclica, a qual mostrou os perfis capacitivos do eletrodo investigado e por meio de carga-descarga galvanostática, foi possível calcular a capacitância específica que atingiu níveis de 375 F.g-1. A espectroscopia de impedância eletroquímica permitiu estudar as propriedades elétricas do material, assim como a estabilidade cíclica do material. Contudo, os resultados obtidos indicam a importância do estudo de parâmetros como a variação da concentração da solução precursora e do eletrólito suporte, permitindo obter resultados de capacitância específica do filme eletrodepositado de MnO2, cujo valores superam o reportado em algumas literaturas.