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

IF 0.5 4区 材料科学 Q4 MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY Materia-rio De Janeiro Pub Date : 2021-03-25 DOI:10.1590/S1517-707620210002.1270
V. E. Rodrigues, Hugo Moreira da Silva Costa, B. Fonseca, M. R. Baldan, Rita de Cássia Mendonça Sales, J. T. Matsushima
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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.
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通过热解工艺回收环氧基结构复合材料中的碳纤维,并将其作为电极材料应用于超级电容器
碳纤维增强聚合物复合材料由于其高机械强度和低比质量,越来越多地应用于不同的工业领域,特别是航空和汽车领域。因此,对于代表高附加值产品的部件的处理和回收,特别是碳纤维,存在很大的担忧。热解工艺是一种从聚合物基体降解中回收碳纤维的复合材料回收方法。在能源领域,碳纤维被转化为良好的储能材料,因为它具有良好的导电和电容特性,增强了其作为超级电容器电极材料的应用。因此,本研究的目的是利用碳纤维增强环氧复合材料热解回收的碳纤维作为超级电容器电极材料,并评价热化学和化学处理对其电容性能的影响。FEG- sem图像显示,碳纤维实际上被清洁了,表面残留的碳很少。区域,分析它们的红外光谱,拉曼和伏安法ciclica表明termoquimico治疗和化学方式既不为改善电极界面加载/存储容量eletrolito,相反地,化学治疗导致的降低储能能力既在由于incorporacao羟基和羧基。充放电曲线显示出良好的循环性,再生碳纤维的比电容值为34 Fg-1,功率密度为37.6 Wkg-1,能量密度为4.7 Whkg-1,在超级电容器电极应用范围内。关键词:碳纤维。Pirolise。Supercapacitores。
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