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Previous issue date: 2013-10-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work was to synthesize and characterize bilayered films of polypirrole and poly(2,5- dimercapto-1,3,4-thiadiazole) poly(DMcT) as possible materials for supercapacitor electrodes. Composites of carbon fiber (CF) and polypirrole (Ppy) were prepared at 0.8 V vs. SCE up to charges of 1, 2, 5 and 10 C in order to verify the experimental conditions to obtain films presenting the best morphological and electrochemical properties, as well as to optimize a methodology to obtain the composite CF/poly(DMcT)/Ppy. Morphological analyses indicated that Ppy is globular and grows homogeneously all over the CF surface, and electrochemical tests of the composites CF/Ppy led to the highest specific capacity for the thinnest (1 C) film. The presence of both polymeric films was confirmed by IR and Raman spectroscopies, and their distribution on the carbon fiber was checked by elemental analyses using Energy Dispersive X-Ray spectroscopy (EDS). Galvanostatic charge-discharge tests on a two-electrode cell having the same composite as cathode and anode (Type 1 supercapacitor) indicated a fair initial capacitance value of 200 F g-1 for the CF/Ppy (1 C) composite, but presenting low electrochemical stability (capacity loss of 72% after 1000 cycles). When narrower intervals for the cell voltage (0 to 0.5 V, 0 to 1 V and 0 to 2 V) were employed, both composites CF/Ppy and CF/poly(DMcT)/Ppy presented high electrochemical stability during 5000 cycles. Finally, spectroscopic studies indicated the reduced, polaronic and bipolaronic forms of Ppy, and possible interactions between the Ppy and poly(DMcT) molecules. / O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar filmes bicamadas de polipirrol e poli(2,5-dimercapto- 1,3,4-tiadiazol) poli(DMcT) para a utilização em dispositivos de armazenamento de energia. Para isto, compósitos de fibra de carbono (FC) e polipirrol (Ppi) foram obtidos a 0,8 V vs. ECS com cargas de 1, 2, 5 e 10 C para verificar as condições experimentais que resultariam em filmes com melhores propriedades morfológicas e eletroquímicas, bem como otimizar uma metodologia para a obtenção dos filmes bicamada FC/poli(DMcT)/Ppi. Análises morfológicas indicaram crescimento homogêneo e globular do polipirrol por toda a superfície de carbono, e testes eletroquímicos do compósito de Ppi atestaram que os filmes mais finos possuem as maiores capacidades específicas. A obtenção de filmes bicamadas foi confirmada por espectroscopias de Infravermelho e de Raman, e sua distribuição pela fibra de carbono pôde ser visualizada fazendo-se mapeamento de elementos através de EDS. Testes galvanostáticos de carga e descarga em sistemas de 2 eletrodos utilizando o mesmo compósito no catodo e anodo (supercapacitor do Tipo 1) mostraram bom desempenho inicial com capacitância específica de aproximadamente 200 F g-1 para os compósitos FC/Ppi, porém com baixa estabilidade eletroquímica (perda de 72% dessa capacidade específica após 1000 ciclos). Menores janelas de potenciais de célula (0 a 0,5 V, 0 a 1 V e 0 a 2 V) foram empregadas tanto para compósitos FC/Ppi quanto para FC/poli(DMcT)/Ppi, resultando em alta estabilidade eletroquímica durante 5000 ciclos. Finalmente, estudos espectroscópicos foram realizados em ambos os compósitos, apresentando as formas reduzida, polarônica e bipolarônica do Ppi e indicando possíveis interações entre Ppi e poli(DMcT).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6573 |
| Date | 25 October 2013 |
| Creators | Aikawa, Yves |
| Contributors | Biaggio, Sonia Regina |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Unknown |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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