Desenvolvimento de material condutor a partir de pirólise controlada para construção de supercapacitores

Abstract

Resumo: Nos últimos anos, tem-se observado um notável aumento na produção da indústria têxtil, o que, por sua vez, resultou em um significativo aumento na geração de resíduos. Apenas no Brasil, aproximadamente 175.000 toneladas desse tipo de resíduo são geradas anualmente, com apenas 36.000 toneladas sendo reaproveitadas. Diante desse cenário, este trabalho foi conduzido com o propósito de explorar a utilização de resíduos têxteis como base na conversão em materiais condutores, buscando assim agregar valor a um material que, caso contrário, seria descartado. Para alcançar esse objetivo, empregou-se o processo de pirólise em elevadas temperaturas e em atmosfera controlada com caráter redutor. Esse método resultou na formação de um produto com uma estrutura grafítica, cuja confirmação foi realizada por meio de técnicas analíticas como infravermelho com transformada de fourier (FTIR), espectroscopia Raman, difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A resistência elétrica encontrada nesse material foi medida em 174 ?, embora sua aplicação direta como eletrodo não tenha demonstrado resultados satisfatórios. Em busca de melhorias, foram incorporados ao tecido pirolisado materiais adicionais, como malha de aço para aprimorar a coleta de corrente, polímero condutor e nanopartículas de ouro (AuNPs), sintetizadas por dois métodos diferentes. Essas adições foram realizadas com o intuito de reduzir a resistência elétrica, aumentar acorrente capacitiva e incorporar a corrente faradaica ao material. O estudo explorou as possíveis modificações do tecido pirolisado visando sua aplicação em dispositivos eletroquímicos, especialmente em supercapacitores. Essa pesquisa não apenas contribui para a busca de soluções sustentáveis na gestão de resíduos têxteis, mas também explora novas possibilidades na produção de materiais condutores com potencial aplicação em tecnologias eletroquímicas avançadas

Abstract: In recent years, there has been a notable increase in the production of the textile industry, which, in turn, has led to a significant rise in waste generation. In Brazil alone, around 175,000 tons of this type of waste are generated annually, with only 36,000 tons being reused. In light with this scenario, this study was conducted with the purpose of exploring the use of textile waste as a basis for conversion into conductive materials, thus adding value to a material that would otherwise be discarded. To achieve this goal, the pyrolysis process was employed at high temperatures and in a controlled atmosphere with a reducing character. This method resulted in the formation of a product with a graphitic structure, confirmed through analytical techniques such as Fourier-transform infrared FTIR, Raman spectroscopy, X-Ray diffraction (XRD), and Transmission electron microscopy (TEM). The electrical resistance found in this material was measured at 174 ?, although its direct application as an electrode did not show satisfactory results. In search of improvements, additional materials were incorporated into the pyrolyzed fabric, such as steel mesh to enhance current collection, conductive polymer, and gold nanoparticles (AuNPs), synthesized by two different methods. These additions were made with the intention of reducing electrical resistance, increasing capacitive current, and incorporating faradaic current into the material. The study explored possible modifications of pyrolyzed fabric aiming for its application in electrochemical devices, especially in supercapacitors. This research not only contributes to the search for sustainable solutions in the management of textile waste but also explores new possibilities in the production of conductive materials with potential applications in advanced electrochemical technologies