Título Tesis: “Baterías recargables con energía solar, basadas en polímeros nano-estructurados”
Profesor (a) Guía: María Angélica del Valle
Defensa de Tesis Doctoral: 21 de diciembre 2017
Resumen
Este trabajo de tesis consiste en el desarrollo de una batería recargable solarmente, a partir de materiales de dimensiones nano-métricas, para lo cual se elaboran un cátodo y un foto-ánodo constituidos, respectivamente, por nano-hilos de polímeros conductores (P2-nw y P1-nw), que se sintetizan directamente sobre el material electródico, siguiendo y optimizando la metodología diseñada en nuestro laboratorio, que utiliza solo técnicas electroquímicas.
Para ello, en primer lugar, se determina el tipo de perturbación y el electrólito soporte más adecuados para llevar a cabo la electropolimerización, teniendo presente la necesidad de alcanzar la mayor estabilidad del proceso de carga/descarga.
A partir de esos resultados, se establecen las condiciones óptimas para la fabricación de dispositivos basados en P1 y P2, con vista a su uso como acumuladores de energía.
Posteriormente, los depósitos poliméricos son electro-generados en forma de nano-hilos, destacando aquí como principal ventaja la generación directa de las nano-estructuras sobre la superficie electródica que se utiliza, lo que asegura el control del proceso y se traduce en elevadas reproducibilidad y repetibilidad.
Así, se encuentra que la modificación de electrodos con P1-nw y con P2-nw usando esta metodología, presenta resultados muy promisorios, con cargas de doping/undoping entre 350 y 500 veces mayor que la de los respectivos polímeros en su forma maciza, sin disminuir la reversibilidad del proceso.
Por otra parte, los resultados de los estudios fotovoltaicos de foto-ánodo de A|P1 en ausencia y presencia de ABC, dan cuenta de mayor eficiencia cuando se usa nano-estructuras de P1, aumentando respectivamente en un orden de magnitud, con respecto a foto-ánodos modificados con P1 macizo, lo que se explica por la considerable disminución de la recombinación en el transporte del par electrón-hueco (e-–h+).
Paralelamente, se ensaya diferentes combinaciones de ánodos y cátodos modificados con los polímeros nano-estructurados y macizos, analizando las principales propiedades que determinan la factibilidad de uso de estos nuevos dispositivos. De este modo, se encuentra que el dispositivo A-221 presenta los mejores valores para esas propiedades, constituyendo un avance significativo en este ámbito.
Finalmente, a partir de los polímeros conductores aquí estudiados, usados en su forma nano-estructurada, ha sido posible construir un dispositivo acumulador de carga, recargable con energía solar, que permite total independencia de la electricidad.
Desde este importante avance, es posible proyectar la elaboración de un dispositivo comercial, a partir de su desarrollo industrial, ya que, además de su eficiencia y de la foto-recarga, presenta propiedades tan relevantes como pequeño volumen y baja masa.