Nanotubos de carbono: Estructura porosa y sus implicaciones en el campo de la energía

Abstract

El objetivo del presente trabajo es el estudio de la utilización de los nanotubos de carbono en aplicaciones energéticas para el almacenamiento de hidrógeno, en electrodos de supercondensadores y baterías de litio. El trabajo se inicia en febrero de 2002, en plena polémica a cerca de la utilidad de los nanotubos de carbono y, en general, de todos los materiales de carbono, para almacenamiento de hidrógeno. Se han utilizado nanotubos de carbono de capa única y de capa múltiple producidos por el método del arco eléctrico que se han modificado y activado física y químicamente.

En el capítulo 1º se hace una introducción sobre la estructura microscópica de los nanotubos de carbono. En el capítulo 2º se describe la síntesis de las muestras de nanotubos y su caracterización mediante diferentes técnicas, como microscopía electrónica de transmisión, espectroscopía Raman y difracción de rayos X. Con los datos obtenidos se puede conocer la forma de los nanotubos, la estructura, si están o no agrupados en haces, su tamaño y el de los haces y otras características generales de las muestras. En el capítulo 3º se describen varios procesos de modificación y activación realizados sobre los nanotubos, así como la manera en que éstos afectan a las características estudiadas en el capítulo 2º. En el capítulo 4º se realiza un análisis de la estructura porosa de las muestras de nanotubos antes y después de ser modificadas mediante los tratamientos descritos en el capítulo 3º. La caracterización de la porosidad se ha efectuado fundamentalmente mediante la medida de las isotermas de adsorción de nitrógeno a 77.35 K y de dióxido de carbono a 273.15 K. En el capítulo 5º se presentan una serie de estudios de adsorción de hidrógeno, que se ha medido en distintas muestras de nanotubos de carbono en equipos volumétricos, en microbalanzas y por un método electroquímico. En el capítulo 6º se expone la utilización de distintos materiales con nanotubos de carbono, previamente caracterizados, como electrodos de supercondensadores. Por último, en el capítulo 7º se presentan las pruebas efectuadas con los nanotubos de carbono como ánodo de baterías de litio.