Desarrollo de materiales carbonosos nanoestructurados de porosidad jerarquizada


Los aerogeles son una nueva generación de materiales sólidos porosos que exhiben propiedades únicas, tales como baja densidad, porosidad continua y elevada superficie específica. Desde su introducción en 1930 se han llevado a cabo grandes avances en la síntesis de diferentes tipos de aerogeles y en sus tecnologías de secado, siendo los aerogeles de silice los más estudiados. Recientemente, los aerogeles de grafeno han acaparado un gran interés debido a las propiedades únicas del grafeno.

Los aerogeles de grafeno pueden ser materiales con un gran potencial en aplicaciones de energía debido a su morfología tridimensional porosa, con tamaños de poro ultrafinos interconectados y elevada superficie específica, y una estructura de red conductora eléctricamente. En particular, pueden ser de interés en el desarrollo de materiales para electrodos con aplicación en condensadores electroquímicos (supercondensadores), donde los fenómenos superficiales que ocurren en estos dispositivos en la interfase electrodo/electrolito durante los procesos de carga-descarga, dependen en gran medida del área superficial. En general, un área superficial más grande contribuye a alcanzar una capacitancia más alta. Por ello, un control adecuado de la superficie específica y del tamaño de poro de los materiales que constituyen el electrodo es un tarea crucial. Por otro lado, estos sistemas porosos también pueden tener interés industrial en la captura selectiva y almacenamiento de CO2, como alternativa a las tecnologías actuales empleadas en la reducción de las emisiones contaminantes.

Uno de los procesos más comunes para la obtención de aerogeles de carbono se basa en la polimerización de precursores orgánicos para generar geles orgánicos altamente entrecruzados que puedan luego ser secados y pirolizados para obtener las estructuras de carbono porosas. En este sentido, investigadores del Instituto de Tecnología de Materiales (ITM) de la Universitat Politècnica de València han trabajado en el desarrollo de materiales carbonosos nanoestructurados, y han puesto en marcha una metodología para la obtención de aerogeles de grafeno mediante un proceso más sostenible desde el punto de vista medioambiental.

El trabajo realizado por el grupo en esta línea de investigación, ha permitido establecer colaboraciones con otros grupos nacionales e internacionales, así como ampliar el campo de aplicación de las nanoestructuras carbonosas.

Aplicaciones

  • Captura selectiva y almacenamiento de CO2
  • Condensadores electroquímicos

Ventajas técnicas

Beneficios que aporta

  • Proceso más sostenible desde el punto de vista medioambiental

Experiencia relevante