Capacitores

Síntesis de óxido de manganeso
nanoestructurado para
capacitores electroquímicos
Raúl Lucio Porto, Luis Carlos Torres González
Facultad de Ciencias Químicas- UANL


RESUMEN
Se obtuvo un óxido de manganeso mediante la síntesis dirigida por micelas y
se evaluó su comportamiento pseudocapacitivo. Las partículas tienen un diámetro
menor a 100 nm y un área específica de 190 m2/g. Mediante elanálisis de FTIR y
DRX se determina la estructura cristalina de KMnO2. La capacitancia específica
del material es 140 F/g determinado por voltamperometría cíclica. El material
soporta una velocidad de barrido de 10mV/s sin pérdida del comportamiento
pseudocapacitivo. Al término de 200 ciclos de carga y descarga el material sólo
pierde un 6% de la capacitancia inicial.
PALABRAS CLAVECapacitor electroquímico, pseudocapacitancia, micelas, óxido de manganeso.
ABSTRACT
Manganese oxide was synthesized by the micelle method. The pseudocapacitive
behavior of the material was evaluated. Particles have a diameter lower than
100 nm and a specific surface of 190 m2/g. FTIR and XRD support that the
structure of the compound is crystalline KMnO2. A specific capacitance of 140
F/g was measuredby cyclic voltammetry. A pseudocapacitive behavior remains
at scan rate of 10mV/s. Cycles of charge-discharge show a 6% of capacitance
loss.
KEYWORDS
Electrochemical capacitor, pseudocapacitance, micelles, manganese oxide.
INTRODUCCIÓN
Las innovaciones tecnológicas de hoy en día demandan sistemas de
almacenamiento de energía con una mayor eficiencia y un menor impacto al
medio ambiente.Una de las alternativas contempladas entre las nuevas formas
de almacenar y utilizar la energía son los sistemas electroquímicos.1 Las baterías,
celdas de combustible y los capacitores electroquímicos (también llamados
supercapacitores o ultracapacitores) forman parte de las alternativas que se
evalúan actualmente.
Un capacitor electroquímico (CE) es un dispositivo de almacenamiento de
energíay carga eléctrica, que consta de dos electrodos que se sumergen en un
electrolito y un separador entre los dos electrodos.2 Los electrodos pueden ser

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Artículo basado en la Tesis
“Desarrollo de materiales
structurados a partir de
micelas con uso potencial
como electrodos en capacitores electroquímicos” de
Raúl Lucio Porto, con la
asesoría del Dr. Luis Carlos
Torres González, lacual
obtuvo el Premio a la Mejor
Tesis de Maestría UANL
defendida en el 2007, en la categoría de Ciencias Naturales
y Exactas, el cual fue entregado en Noviembre de 2008.

Ingenierías, Abril-Junio 2009, Vol. XII, No. 43

Síntesis de óxido de manganeso nanoestructurado para capacitores electroquímicos / Raúl Lucio Porto, et al.

fabricados con materiales que presentan una gran
áreasuperficial y una porosidad uniforme con
diámetros de poro del orden de 2-50 nanómetros
(mesoporos).3 Carbono mesoporoso, nanotubos de
carbono, óxidos de metales de transición y polímeros
conductores son los materiales que comúnmente
conforman los electrodos de un CE. Los electrolitos
utilizados pueden ser acuosos y no acuosos.3 Los
CEs almacenan hasta 200 veces más carga y energía
que uncapacitor convencional.4 Los CEs presentan
una energía y potencia específica intermedias entre
los capacitores dieléctricos (convencionales) y
las baterías. Es decir, almacenan más energía que
un capacitor convencional, pero la liberan más
lentamente. En cambio almacenan menos energía
que una batería pero la liberan más rápidamente.1
Se espera que junto con las baterías y celdas de
combustibleslos CEs puedan formar sistemas
híbridos que satisfagan las necesidades energéticas
de manera sustentable.
Los capacitores electroquímicos se pueden
clasificar en dos categorías según el mecanismo
que presentan para almacenar la carga. 3,5 Los
capacitores electroquímicos con doble capa
eléctrica y los capacitores electroquímicos con
pseudocapacitancia.
En un capacitor electroquímico de...