Preparación de materiales de carbono con características

Preparación de materiales de carbono con
características especiales para su utilización como
supercondensador para almacenamiento de energía o
como material para almacenamiento de hidrógeno
Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC)
Primer experimento
Preparación de materiales de carbono con características especiales para su utilización
como supercondensador para almacenamiento de energía o como material para almacenamiento de hidrógeno.
En este experimento, el Profesor Antonio Benito Fuertes ilustra con un ejemplo cómo se desarrolla el trabajo en su laboratorio del INCAR. Concretamente, se describe la preparación
de un material de carbono con una elevada superficie interna (de hasta 3.000 m2/g), el cual
tiene la particularidad de poseer un elevado contenido en azufre, lo que resulta de interés
de cara a ciertas aplicaciones.
Se pretende producir un material de carbono con alta porosidad. Los materiales de carbono
con elevada porosidad presentan mejores propiedades para su utilización en diversas aplicaciones, como procesos de descontaminación (eliminación de gases tóxicos y de contaminantes líquidos) o como catalizadores y soportes de catalizadores en diversas reacciones
químicas entre otras aplicaciones.
Experimento
Para fabricar un carbono con alta porosidad necesitamos un precursor de carbono; es decir, algo que se pueda convertir en carbono mediante un procedimiento térmico. En este
experimento utilizamos politiofeno. Se escoge este precursor porque tiene un contenido en
azufre elevado y queremos obtener materiales de carbono que también tengan un contenido
de azufre alto.
Etapa 1: Síntesis de politiofeno
El politiofeno lo preparamos mediante una reacción química de polimerización a partir de
metanol-tiofeno, utilizando cloruro de hierro (III) como oxidante, todo ello disuelto en acetonitrilo.
Texto publicado en la página web www.energia2012
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Etapa 2: Síntesis del carbono poroso
Para favorecer la creación de la porosidad el politiofeno se hace reaccionar con hidróxido de
potasio (KOH) mediante una reacción que se denomina activación química.
¿Qué etapas son necesarias para que ocurra la reacción química?
1. Mezclamos el politiofeno con el hidróxido de potasio. Se muelen juntos en un mortero.
2. La mezcla obtenida se introduce en un reactor y se calienta hasta 600-800ºC en atmósfera inerte (nitrógeno).
3. El sólido que obtenemos se lava con ácido clorhídrico diluido (HCl) para eliminar totalmente los residuos inorgánicos (procedentes del KOH) mezclados con el carbono.
4. Finalmente, el sólido se lava con abundante agua destilada y se seca a 120ºC durante
varias horas.
Después de este procedimiento obtenemos un material de carbono que tiene una elevada
porosidad y un alto contenido en azufre (>5 %).
Posibles aplicaciones: un material de estas características será idóneo para adsorber compuestos de mercurio en medio acuoso, que son muy contaminantes, o como soporte de
catalizadores de platino, que son muy útiles para muchas reacciones químicas.
¿Para qué lo vamos a utilizar nosotros?
En nuestro caso nos planteamos explorar su empleo en supercondensadores para almacenar energía o como material para el almacenamiento de hidrógeno. Estas dos aplicaciones
son muy importantes, puesto que es necesario desarrollar sistemas de almacenamiento
más eficientes para mejorar la utilización de los recursos energéticos disponibles.
Fuente: Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC)
http://incar.blogia.com/2011/032301-preparacion-de-materiales-de-carbono-con-caracteristicas-especiales-para-su-util.php
Texto publicado en la página web www.energia2012
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