Reciclagem de fibras de carbono oriundas de compósitos estruturais de matriz epóxi por processo térmico de pirólise e aplicação como materiais de eletrodo em supercapacitores
V. E. Rodrigues, Hugo Moreira da Silva Costa, B. Fonseca, M. R. Baldan, Rita de Cássia Mendonça Sales, J. T. Matsushima
{"title":"Reciclagem de fibras de carbono oriundas de compósitos estruturais de matriz epóxi por processo térmico de pirólise e aplicação como materiais de eletrodo em supercapacitores","authors":"V. E. Rodrigues, Hugo Moreira da Silva Costa, B. Fonseca, M. R. Baldan, Rita de Cássia Mendonça Sales, J. T. Matsushima","doi":"10.1590/S1517-707620210002.1270","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Compositos polimericos reforcados com fibras de carbono sao materiais cada vez mais utilizados em diferentes segmentos industriais, em especial, os segmentos aeronauticos e automobilisticos devido a sua elevada resistencia mecânica e baixa massa especifica. Desta forma, existe grande preocupacao com o descarte e a reciclagem dos componentes que representam produtos de alto valor economico agregado, principalmente fibras de carbono. O processo de pirolise tem sido um dos metodos de reciclagem de compositos para recuperar as fibras de carbono a partir da degradacao da matriz polimerica. No setor de energia, fibras de carbono sao traduzidas como bons materiais de armazenamento de energia, por apresentar desejaveis caracteristicas condutoras e capacitivas que potencializam sua aplicacao como material de eletrodo em supercapacitores. Neste sentido, a proposta deste trabalho consiste em viabilizar o uso de fibras de carbono recicladas por pirolise de compositos epoxi reforcado com fibras de carbono como material de eletrodo de supercapacitores e avaliar a influencia dos tratamentos termoquimico e quimico sobre suas propriedades capacitivas. Imagens FEG-MEV mostraram que as fibras de carbono foram praticamente limpas permanecendo um minimo de carbono residual sobre a superficie. A area BET e as analises FTIR, Raman e de voltametria ciclica mostraram que os tratamentos termoquimico e quimico realizados na FCP nao contribuiram para melhorar a capacidade de armazenamento de cargas na interface eletrodo/eletrolito, pelo contrario, o tratamento quimico levou a uma grande reducao da capacidade da FCP no armazenamento de energia devido a incorporacao de grupos OH e COOH. As curvas de carga/descarga evidenciam boa ciclabilidade e os valores de capacitância especifica para a fibra de carbono reciclada de 34 Fg-1, densidade de potencia de 37,6 Wkg-1 e densidade de energia de 4,7 Whkg-1encontram-se dentro da faixa para aplicacoes como eletrodos de supercapacitores. Palavras-chave:Fibra de Carbono. Pirolise. Supercapacitores.","PeriodicalId":18260,"journal":{"name":"Materia-rio De Janeiro","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.5000,"publicationDate":"2021-03-25","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Materia-rio De Janeiro","FirstCategoryId":"88","ListUrlMain":"https://doi.org/10.1590/S1517-707620210002.1270","RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Abstract
Compositos polimericos reforcados com fibras de carbono sao materiais cada vez mais utilizados em diferentes segmentos industriais, em especial, os segmentos aeronauticos e automobilisticos devido a sua elevada resistencia mecânica e baixa massa especifica. Desta forma, existe grande preocupacao com o descarte e a reciclagem dos componentes que representam produtos de alto valor economico agregado, principalmente fibras de carbono. O processo de pirolise tem sido um dos metodos de reciclagem de compositos para recuperar as fibras de carbono a partir da degradacao da matriz polimerica. No setor de energia, fibras de carbono sao traduzidas como bons materiais de armazenamento de energia, por apresentar desejaveis caracteristicas condutoras e capacitivas que potencializam sua aplicacao como material de eletrodo em supercapacitores. Neste sentido, a proposta deste trabalho consiste em viabilizar o uso de fibras de carbono recicladas por pirolise de compositos epoxi reforcado com fibras de carbono como material de eletrodo de supercapacitores e avaliar a influencia dos tratamentos termoquimico e quimico sobre suas propriedades capacitivas. Imagens FEG-MEV mostraram que as fibras de carbono foram praticamente limpas permanecendo um minimo de carbono residual sobre a superficie. A area BET e as analises FTIR, Raman e de voltametria ciclica mostraram que os tratamentos termoquimico e quimico realizados na FCP nao contribuiram para melhorar a capacidade de armazenamento de cargas na interface eletrodo/eletrolito, pelo contrario, o tratamento quimico levou a uma grande reducao da capacidade da FCP no armazenamento de energia devido a incorporacao de grupos OH e COOH. As curvas de carga/descarga evidenciam boa ciclabilidade e os valores de capacitância especifica para a fibra de carbono reciclada de 34 Fg-1, densidade de potencia de 37,6 Wkg-1 e densidade de energia de 4,7 Whkg-1encontram-se dentro da faixa para aplicacoes como eletrodos de supercapacitores. Palavras-chave:Fibra de Carbono. Pirolise. Supercapacitores.
期刊介绍:
All the articles are submitted to a careful peer-reviewing evaluation process by the journal''s Editorial Board. The Editorial Board, reviewers and authors make use of a web based proprietary automated tool to deal with the reviewing procedures.the Revista Matéria''s article reviewing restricted access system - SEER. Authors are not informed about the identity of the reviewers.