通过热解工艺回收环氧基结构复合材料中的碳纤维,并将其作为电极材料应用于超级电容器

IF 0.5 4区 材料科学 Q4 MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY
V. E. Rodrigues, Hugo Moreira da Silva Costa, B. Fonseca, M. R. Baldan, Rita de Cássia Mendonça Sales, J. T. Matsushima
{"title":"通过热解工艺回收环氧基结构复合材料中的碳纤维,并将其作为电极材料应用于超级电容器","authors":"V. E. Rodrigues, Hugo Moreira da Silva Costa, B. Fonseca, M. R. Baldan, Rita de Cássia Mendonça Sales, J. T. Matsushima","doi":"10.1590/S1517-707620210002.1270","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Compositos polimericos reforcados com fibras de carbono sao materiais cada vez mais utilizados em diferentes segmentos industriais, em especial, os segmentos aeronauticos e automobilisticos devido a sua elevada resistencia mecânica e baixa massa especifica. Desta forma, existe grande preocupacao com o descarte e a reciclagem dos componentes que representam produtos de alto valor economico agregado, principalmente fibras de carbono. O processo de pirolise tem sido um dos metodos de reciclagem de compositos para recuperar as fibras de carbono a partir da degradacao da matriz polimerica. No setor de energia, fibras de carbono sao traduzidas como bons materiais de armazenamento de energia, por apresentar desejaveis caracteristicas condutoras e capacitivas que potencializam sua aplicacao como material de eletrodo em supercapacitores. Neste sentido, a proposta deste trabalho consiste em viabilizar o uso de fibras de carbono recicladas por pirolise de compositos epoxi reforcado com fibras de carbono como material de eletrodo de supercapacitores e avaliar a influencia dos tratamentos termoquimico e quimico sobre suas propriedades capacitivas. Imagens FEG-MEV mostraram que as fibras de carbono foram praticamente limpas permanecendo um minimo de carbono residual sobre a superficie. A area BET e as analises FTIR, Raman e de voltametria ciclica mostraram que os tratamentos termoquimico e quimico realizados na FCP nao contribuiram para melhorar a capacidade de armazenamento de cargas na interface eletrodo/eletrolito, pelo contrario, o tratamento quimico levou a uma grande reducao da capacidade da FCP no armazenamento de energia devido a incorporacao de grupos OH e COOH. As curvas de carga/descarga evidenciam boa ciclabilidade e os valores de capacitância especifica para a fibra de carbono reciclada de 34 Fg-1, densidade de potencia de 37,6 Wkg-1 e densidade de energia de 4,7 Whkg-1encontram-se dentro da faixa para aplicacoes como eletrodos de supercapacitores. Palavras-chave:Fibra de Carbono. Pirolise. Supercapacitores.","PeriodicalId":18260,"journal":{"name":"Materia-rio De Janeiro","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.5000,"publicationDate":"2021-03-25","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Reciclagem de fibras de carbono oriundas de compósitos estruturais de matriz epóxi por processo térmico de pirólise e aplicação como materiais de eletrodo em supercapacitores\",\"authors\":\"V. E. Rodrigues, Hugo Moreira da Silva Costa, B. Fonseca, M. R. Baldan, Rita de Cássia Mendonça Sales, J. T. Matsushima\",\"doi\":\"10.1590/S1517-707620210002.1270\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Compositos polimericos reforcados com fibras de carbono sao materiais cada vez mais utilizados em diferentes segmentos industriais, em especial, os segmentos aeronauticos e automobilisticos devido a sua elevada resistencia mecânica e baixa massa especifica. Desta forma, existe grande preocupacao com o descarte e a reciclagem dos componentes que representam produtos de alto valor economico agregado, principalmente fibras de carbono. O processo de pirolise tem sido um dos metodos de reciclagem de compositos para recuperar as fibras de carbono a partir da degradacao da matriz polimerica. No setor de energia, fibras de carbono sao traduzidas como bons materiais de armazenamento de energia, por apresentar desejaveis caracteristicas condutoras e capacitivas que potencializam sua aplicacao como material de eletrodo em supercapacitores. Neste sentido, a proposta deste trabalho consiste em viabilizar o uso de fibras de carbono recicladas por pirolise de compositos epoxi reforcado com fibras de carbono como material de eletrodo de supercapacitores e avaliar a influencia dos tratamentos termoquimico e quimico sobre suas propriedades capacitivas. Imagens FEG-MEV mostraram que as fibras de carbono foram praticamente limpas permanecendo um minimo de carbono residual sobre a superficie. A area BET e as analises FTIR, Raman e de voltametria ciclica mostraram que os tratamentos termoquimico e quimico realizados na FCP nao contribuiram para melhorar a capacidade de armazenamento de cargas na interface eletrodo/eletrolito, pelo contrario, o tratamento quimico levou a uma grande reducao da capacidade da FCP no armazenamento de energia devido a incorporacao de grupos OH e COOH. As curvas de carga/descarga evidenciam boa ciclabilidade e os valores de capacitância especifica para a fibra de carbono reciclada de 34 Fg-1, densidade de potencia de 37,6 Wkg-1 e densidade de energia de 4,7 Whkg-1encontram-se dentro da faixa para aplicacoes como eletrodos de supercapacitores. Palavras-chave:Fibra de Carbono. Pirolise. Supercapacitores.\",\"PeriodicalId\":18260,\"journal\":{\"name\":\"Materia-rio De Janeiro\",\"volume\":null,\"pages\":null},\"PeriodicalIF\":0.5000,\"publicationDate\":\"2021-03-25\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Materia-rio De Janeiro\",\"FirstCategoryId\":\"88\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.1590/S1517-707620210002.1270\",\"RegionNum\":4,\"RegionCategory\":\"材料科学\",\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"Q4\",\"JCRName\":\"MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Materia-rio De Janeiro","FirstCategoryId":"88","ListUrlMain":"https://doi.org/10.1590/S1517-707620210002.1270","RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q4","JCRName":"MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

碳纤维增强聚合物复合材料由于其高机械强度和低比质量,越来越多地应用于不同的工业领域,特别是航空和汽车领域。因此,对于代表高附加值产品的部件的处理和回收,特别是碳纤维,存在很大的担忧。热解工艺是一种从聚合物基体降解中回收碳纤维的复合材料回收方法。在能源领域,碳纤维被转化为良好的储能材料,因为它具有良好的导电和电容特性,增强了其作为超级电容器电极材料的应用。因此,本研究的目的是利用碳纤维增强环氧复合材料热解回收的碳纤维作为超级电容器电极材料,并评价热化学和化学处理对其电容性能的影响。FEG- sem图像显示,碳纤维实际上被清洁了,表面残留的碳很少。区域,分析它们的红外光谱,拉曼和伏安法ciclica表明termoquimico治疗和化学方式既不为改善电极界面加载/存储容量eletrolito,相反地,化学治疗导致的降低储能能力既在由于incorporacao羟基和羧基。充放电曲线显示出良好的循环性,再生碳纤维的比电容值为34 Fg-1,功率密度为37.6 Wkg-1,能量密度为4.7 Whkg-1,在超级电容器电极应用范围内。关键词:碳纤维。Pirolise。Supercapacitores。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Reciclagem de fibras de carbono oriundas de compósitos estruturais de matriz epóxi por processo térmico de pirólise e aplicação como materiais de eletrodo em supercapacitores
Compositos polimericos reforcados com fibras de carbono sao materiais cada vez mais utilizados em diferentes segmentos industriais, em especial, os segmentos aeronauticos e automobilisticos devido a sua elevada resistencia mecânica e baixa massa especifica. Desta forma, existe grande preocupacao com o descarte e a reciclagem dos componentes que representam produtos de alto valor economico agregado, principalmente fibras de carbono. O processo de pirolise tem sido um dos metodos de reciclagem de compositos para recuperar as fibras de carbono a partir da degradacao da matriz polimerica. No setor de energia, fibras de carbono sao traduzidas como bons materiais de armazenamento de energia, por apresentar desejaveis caracteristicas condutoras e capacitivas que potencializam sua aplicacao como material de eletrodo em supercapacitores. Neste sentido, a proposta deste trabalho consiste em viabilizar o uso de fibras de carbono recicladas por pirolise de compositos epoxi reforcado com fibras de carbono como material de eletrodo de supercapacitores e avaliar a influencia dos tratamentos termoquimico e quimico sobre suas propriedades capacitivas. Imagens FEG-MEV mostraram que as fibras de carbono foram praticamente limpas permanecendo um minimo de carbono residual sobre a superficie. A area BET e as analises FTIR, Raman e de voltametria ciclica mostraram que os tratamentos termoquimico e quimico realizados na FCP nao contribuiram para melhorar a capacidade de armazenamento de cargas na interface eletrodo/eletrolito, pelo contrario, o tratamento quimico levou a uma grande reducao da capacidade da FCP no armazenamento de energia devido a incorporacao de grupos OH e COOH. As curvas de carga/descarga evidenciam boa ciclabilidade e os valores de capacitância especifica para a fibra de carbono reciclada de 34 Fg-1, densidade de potencia de 37,6 Wkg-1 e densidade de energia de 4,7 Whkg-1encontram-se dentro da faixa para aplicacoes como eletrodos de supercapacitores. Palavras-chave:Fibra de Carbono. Pirolise. Supercapacitores.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
Materia-rio De Janeiro
Materia-rio De Janeiro MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY-
CiteScore
1.00
自引率
25.00%
发文量
51
审稿时长
6 weeks
期刊介绍: All the articles are submitted to a careful peer-reviewing evaluation process by the journal''s Editorial Board. The Editorial Board, reviewers and authors make use of a web based proprietary automated tool to deal with the reviewing procedures.the Revista Matéria''s article reviewing restricted access system - SEER. Authors are not informed about the identity of the reviewers.
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
确定
请完成安全验证×
copy
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
右上角分享
点击右上角分享
0
联系我们:info@booksci.cn Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。 Copyright © 2023 布克学术 All rights reserved.
京ICP备2023020795号-1
ghs 京公网安备 11010802042870号
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术官方微信