VIII Congreso Internacional de Investigación REDU
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Publicado el 25 de abril de 2022 | http://doi.org/10.5867/Medwave.2022.S1.CI75
Síntesis y caracterización de electrolitos poliméricos tipo gel compuestos por Quitosano-VAVTD-KOH para aplicación en baterias de Zn
Synthesis and characterization of Gel Polymer Electrolytes (GPEs) composed of Chitosan-VAVTD-KOH for application in Zn batteries
Alisson Andrea Iles Velez , Antonio Diaz Barrios, Antonio Fernandez Romero, Florencio Santos, Juan Pablo Tafur Guisao
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Tema
Desarrollo tecnológico y procesos energéticos
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Palabras clave
Electrolitos poliméricos tipo gel, biopolímeros, quitosano, conductividad iónica, caracterización estructural
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Introducción
Los electrolitos poliméricos tipo gel (GPEs) son materiales que han despertado un gran interés a nivel mundial debido a su aplicación como sustitutos de electrolitos líquidos en dispositivos de almacenamiento de energía. Por otro lado, el quitosano es un biopolímero semisintético obtenido a partir de la quitina que pertenece al grupo de los poliaminosacáridos. Es el segundo polímero más abundante y más utilizado debido a sus propiedades fisicoquímicas, como la biodegradabilidad y la naturaleza policatiónica en soluciones ácidas. La aplicación de quitosano en dispositivos energéticos depende de sus propiedades químicas y mecánicas. Sin embargo, cuando se somete a soluciones iónicas, el quitosano se vuelve menos estable. Por ello, la importancia de buscar polímeros host que brinden estabilidad mecánica manteniendo las propiedades de conducción iónica, lo cual logramos en este trabajo con la aplicación de poli (acetato de vinilo-co-acrilato de butilo-co-neodecanoato) (VAVTD).
Objetivos
Sintetizar y caracterizar nuevos GPE basados en quitosano/VAVTD dopados con una solucion concetrada de KOH para aplicaciones en baterías de Zn.
Método
Los GPE se sintetizaron utilizando el método de fundición en solución. Primero, se disolvió 1 g de quitosano en 15 ml de agua destilada con agitación continua durante dos horas hasta que se disolvió por completo. Se añadieron 4 g del terpolímero (VAVTD) a la solución con agitación constante. Una vez homogeneizada la solución, la mezcla se colocó en una placa Petri y se dejó secar a temperatura ambiente durante una semana. Las películas resultantes se sumergieron en una solución de KOH 12 M durante un día y se sometieron a diferentes caracterizaciones, y la solución de GPE se colocó en una placa Petri y se dejó secar a temperatura ambiente durante una semana. Las películas resultantes se sumergieron en una solución de KOH 12 M durante un día para someterlas a las diferentes técnicas de caracterización estructural y electroquímica.
Principales Resultados
Las técnicas estructurales de XRD, TGA/DTG y FTIR demostraron una reestructuración del material compuesto cuando se introduce KOH en su interior. Esta reestructuración aumenta el dominio amorfo del electrolito, generando una alta conductividad iónica. En cuanto a las técnicas electroquímicas, se obtuvo un aumento de la conductividad con valores del orden de 0,054 S / cm, la energía de activación de 0,0368 eV y valores superiores a 400 mA/cm2 a 20 °C en voltametría. Por otro lado, se observó que las membranas con un alto contenido de veova10 perdieron esta propiedad debido al aumento de la no polaridad generado por este monómero.
Conclusiones
Se sintetizaron y caracterizaron membranas de quitosano y VAVTD, que presentan una excelente resistencia mecánica gracias al terpolímero y una alta conductividad iónica gracias a la capacidad de absorción, movilidad e interacción molecular del quitosano. Además, los estudios de conductividad y voltametría sugieren que el material es adecuado para su aplicación en dispositivos de almacenamiento de energía.
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