Análisis comparativo de polímeros conductores porosos basados en porfirinas con aplicación en dispositivos de almacenamiento de energía

Abstract

En el desarrollo de nuevos materiales como parte constitutiva de electrodos aplicados a supercapacitores (SC), generalmente se busca obtener grandes superficies específicas y una porosidad adecuada. Las estructuras dendriméricas abiertas permiten la formación de un arreglo tridimensional tipo esponja, con una gran área de contacto entre el electrolito líquido y la superficie de la película. En este trabajo se diseñaron monómeros de porfirinas conteniendo diferentes metales centrales (Zn, Cu, Co), y sustituidas en las periferias con grupos carbazol y trifenilamina. Dichas películas de polímeros presentan propiedades electrónicas favorables que permiten su aplicación como material constitutivo en SC. Esta propiedad se basa en la pseudocapacitancia, la cual es generada por procesos rédox reversibles que se inducen en la película polimérica orgánica. Los grupos electropolimerizables fueron seleccionados debido a su capacidad para formar dímeros mediante síntesis electroquímica. Inicialmente los diferentes monómeros fueron caracterizados y electropolimerizados sobre electrodos de Pt e ITO por medio de voltametría cíclica. Los estudios electroquímicos y espectroelectroquímicos demostraron la presencia de unidades de dicarbazol y tetrafenilbencidina en las películas. Esto permitió proponer un mecanismo de electropolimerización basado en el acoplamiento de cationes radicales generados durante el ciclado electroquímico. Posteriormente dichas películas fueron evaluadas como material pseudocapacitivo presentando valores de capacitancias de hasta 200 F/g a densidades de corriente de 5 A/g, destacando también una buena retención de la capacitancia específica. Además, los electropolímeros exhibieron una muy buena retención de la capacitancia específica (más del 70 %). Estos valores demuestran la potencial aplicación de las películas orgánicas electrogeneradas como materiales con aplicación en almacenamiento de energía donde se necesita una alta velocidad de carga-descarga.