Mejora de la actividad electrocatalítica de electrodos de carbono para baterías de flujo redox
- Autores: Laura del Carmen García Alcalde
- Directores de la Tesis: Ricardo Santamaría Ramírez (dir. tes.), Clara Blanco Rodríguez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Rosa María Menéndez López (presid.), Jaime Aurelio Viña Olay (secret.), Antonio Chica Lara (voc.), Emilia Morallón Núnez (voc.), Alberto Martín Pernia (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Materiales por la Universidad de Oviedo
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: RUO
- Resumen
El cambio hacia un modelo energético más sostenible, basado en el uso de fuentes de energía renovable, hace necesario el desarrollo de dispositivos de almacenamiento con mayores eficiencias energéticas. Las baterías de flujo redox de vanadio (BFRV) se abren camino como parte de la solución energética para el almacenamiento estacionario, sin embargo, uno de los principales factores que limitan su rendimiento son los electrodos que integran estos dispositivos, siendo necesaria su mejora.
Esta Tesis Doctoral tiene como objetivo principal la modificación de fieltros de carbono, empleados como electrodos en BFRV, buscando mejorar su actividad electroquímica frente a las reacciones involucradas en la carga y descarga de la batería.
Se han propuesto dos vías de mejora de los electrodos para la obtención de nuevos materiales fácilmente escalables y eficientes. Una primera vía consiste en la incorporación de nanomateriales de carbono (materiales grafénicos o nanotubos de pared múltiple) sobre fieltros de carbono comerciales mediante depósito electroforético (EPD). La comparación del comportamiento electroquímico de estos materiales con un electrodo sometido a las mismas condiciones experimentales, pero sin depósito de nanomaterial, reveló que el factor determinante en la mejora de la actividad electrocatalítica de los fieltros es la oxidación subyacente que sufren las fibras durante el tratamiento de EPD.
Los resultados obtenidos en el estudio anterior motivaron la investigación sobre modificación electroquímica de fieltros de carbono. En un segundo trabajo los electrodos fueron sometidos a tratamientos de electro-oxidación y electro-reducción en diferentes medios ácidos, evaluando la repercusión de los grupos funcionales oxigenados desarrollados en el rendimiento electroquímico de los electrodos. Los resultados obtenidos permitieron concluir que la profundidad y el grado de oxidación de las fibras son parámetros clave que afectan a la catálisis de las reacciones de vanadio.
Otro de los desafíos al que se enfrenta la comunidad científica es la necesidad de definir un método estandarizado para la caracterización electroquímica de materiales de electrodo. La falta de información acerca de las condiciones experimentales empleadas, junto con la falta de uniformidad en la geometría/configuración de celda ensayada limita la comparación cuantitativa entre resultados publicados. En la presente Tesis se propone un protocolo reproducible y fiable para la caracterización electroquímica inicial de materiales de electrodo. Se ha estudiado tanto el efecto del grado de compresión del fieltro como la configuración espacial de los electrodos en la celda de medida, y se ha analizado su influencia en la resistencia del sistema y en la respuesta electroquímica de fieltros de carbono frente a las reacciones redox de vanadio, demostrándose una clara influencia de ambos parámetros.
