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Carbon Congress 2018: Electrochemical performance enhancement by using graphene for energy storage and catalysis - Jae-Jin Shim - Yeungnam University.

Jae Jin Cuña

Se han desarrollado nanomateriales de óxido metálico o sulfuro para almacenamiento de energía (supercondensador), fotocatálisis y aplicaciones de sensores. Sus actuaciones no han sido satisfactorias y se están mejorando de varias maneras diferentes. Se han empleado dos o tres metales de transición o se han ajustado las condiciones de reacción para obtener los mejores resultados. Los óxidos o sulfuros de metales de transición tienen conductividades térmicas bajas que dan como resultado un rendimiento catalítico y supercapacitivo bajo. Para superar esta limitación, se han estudiado ampliamente varios materiales que pueden mejorar la conductividad, como el grafeno y los nanotubos de carbono. Debido a su gran área superficial y alta conductividad eléctrica, efectos sinérgicos de las excelentes conductividades del grafeno y las altas propiedades eléctricas de los óxidos metálicos o polímeros .han mejorado enormemente los rendimientos electroquímicos generales. En este estudio, se probó el grafeno (natural o sintetizado), el óxido de grafeno, el óxido de grafeno reducido y el óxido de grafeno altamente reducido para mejorar el rendimiento como supercondensador, sensor y fotocatalizador. También se han utilizado otros métodos como el dopaje del grafeno con nitrógeno o azufre, utilizando sulfuros metálicos en lugar de óxidos metálicos y utilizando como sustratos materiales muy porosos. En la síntesis de esos materiales se ha empleado una tecnología más limpia. Desde su primer aislamiento en 2004, el grafeno se ha convertido en uno de los temas más populares dentro del campo de la ciencia de los materiales, y sus propiedades altamente atractivas han dado lugar a una gran cantidad de artículos científicos. Entre las diversas áreas afectadas de la ciencia de los materiales, esta 'fiebre del grafeno' ha influido particularmente en el mundo de los dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica. A pesar del entusiasmo generalizado, aún no está claro si el grafeno realmente podría generar avances en este campo. Aquí deliberamos sobre las principales aplicaciones actuales del grafeno como material activo y como componente inactivo, desde baterías de iones de litio y condensadores electroquímicos hasta tecnologías en desarrollo como baterías de iones de magnesio y metal-aire. Mediante el análisis crítico de las tecnologías de vanguardia, nuestro objetivo es abordar los beneficios y problemas de los materiales basados ​​en grafeno, así como delinear los resultados y las aplicaciones más prometedores hasta el momento. Aquí deliberamos sobre las principales aplicaciones actuales del grafeno como material activo y como componente inactivo, desde baterías de iones de litio y condensadores electroquímicos hasta tecnologías en desarrollo como baterías de iones de magnesio y metal-aire. Mediante el análisis crítico de las tecnologías de vanguardia, nuestro objetivo es abordar los beneficios y problemas de los materiales basados ​​en grafeno, así como delinear los resultados y las aplicaciones más prometedores hasta el momento. Aquí deliberamos sobre las principales aplicaciones actuales del grafeno como material activo y como componente inactivo, desde baterías de iones de litio y condensadores electroquímicos hasta tecnologías en desarrollo como baterías de iones de magnesio y metal-aire. Mediante el análisis crítico de las tecnologías de vanguardia, nuestro objetivo es abordar los beneficios y problemas de los materiales basados ​​en grafeno, así como delinear los resultados y las aplicaciones más prometedores hasta el momento.

La enorme demanda de energía y el agotamiento de los combustibles fósiles ha despertado un interés suficiente de científicos e investigadores por desarrollar materiales con excelentes propiedades electroquímicas. Entre estos materiales, los materiales a base de carbono como los nanotubos de carbono, el grafeno, el carbón activado y los polímeros conductores han ganado gran atención gracias a sus notables propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas. Por esta razón, esta revisión resume la historia de los ESD y, por lo tanto, la función básica de varios tipos de ESD. Además, los diversos nanomateriales utilizados en dispositivos de almacenamiento de energía durante los últimos años también se han discutido íntimamente. Además, la tendencia a más largo plazo dentro del desarrollo de energías renovables altamente eficientes y rentablesTambién se han destacado los materiales de almacenamiento.

Se han desarrollado nanomateriales de óxidos metálicos y polímeros conductores para aplicaciones de almacenamiento de energía (supercondensadores), sensores y fotocatalizadores. Han mostrado buenas prestaciones electroquímicas pero no satisfactorias. Se han estudiado varios materiales como el grafeno y los nanotubos de carbono para reforzar las propiedades electroquímicas debido a su gran área y alta conductividad eléctrica. Efectos sinérgicos de las fantásticas conductividades del grafeno y las altas propiedades eléctricas de los óxidos metálicos o polímeroshan mejorado enormemente los rendimientos electroquímicos generales. En este estudio, se probó el grafeno (natural o sintetizado), el óxido de grafeno, el óxido de grafeno reducido y el óxido de grafeno altamente reducido para mejorar el rendimiento como supercondensador, sensor y fotocatalizador. También se han utilizado otros métodos como el dopaje del grafeno con nitrógeno o azufre, el uso de sulfuros metálicos en lugar de óxidos metálicos y el uso de materiales altamente porosos como sustratos. En la síntesis de esos materiales se ha empleado una tecnología más limpia. Se han empleado nanomateriales para mejorar el rendimiento de los dispositivos de almacenamiento de energía (supercapacitores), sensores y fotocatalizadores. Especialmente, los óxidos y sulfuros de metales de transición han llamado la atención ya que tienen buenos rendimientos electroquímicos. Sin embargo, sus actuaciones no son satisfactorias. Se han estudiado varios materiales como el grafeno y los nanotubos de carbono para reforzar las propiedades electroquímicas debido a su gran área y alta conductividad eléctrica. Los efectos sinérgicos de las excelentes conductividades del grafeno y las altas propiedades eléctricas de los óxidos o sulfuros metálicos han mejorado enormemente el rendimiento electroquímico general. El dopaje del grafeno con nitrógeno o azufre, el uso de sulfuros metálicos en lugar de óxidos metálicos y el uso de materiales altamente porosos como sustratos también contribuyen a mejorar el rendimiento. Se han desarrollado nanocompuestos de grafeno/óxido de metal para aplicaciones de almacenamiento de energía, como supercondensadores, catalizadores, sensores y baterías. El rendimiento electroquímico de los nanocompuestos se ha mejorado mucho debido al efecto sinérgico de las excelentes conductividades y propiedades mecánicas de las láminas de grafeno y la alta pseudocapacitancia de los óxidos metálicos. Para las aplicaciones de estos nanocompuestos a los supercondensadores reales, se debe lograr una gran mejora en la capacitancia, la estabilidad del ciclo, la densidad de energía y la densidad de potencia, lo que da como resultado un excelente rendimiento como material de electrodo para supercondensadores. En este estudio, hemos probado varios métodos para mejorar el rendimiento del supercondensador, como el dopaje de grafeno con otros elementos y el uso de óxidos metálicos mixtos y polímeros conductores. Hemos logrado un área de superficie alta, alta conductividad y propiedades electroquímicas notables (capacitancia específica de más de 4000 F/g).