Este proyecto tiene como propósito principal entender los procesos básicos involucrados en la modificación, física y química, de materiales de electrodo para capacitores electroquímicos que se basan en matrices de carbono. Así, se focalizará en estudiar matrices precursoras de grafeno, aerogeles de carbono y carbón de biomasa, para entender los efectos de la incorporación controlada de grupos funcionales y óxidos moleculares en las propiedades de almacenamiento de carga. La apuesta del proyecto es formar un grupo de trabajo multidisciplinario e interinstitucional, para atacar los problemas con un enfoque teórico-experimental que genere nuevos conocimientos útiles en la optimización de las técnicas de modificación de matrices de carbono, aplicables al diseño de capacitores electroquímicos. Desde el lado experimental se proponen tres aspectos que se llevarán a cabo en tres años: i) la caracterización de las propiedades de almacenamiento de carga intrínsecas para las matrices de carbono precursoras en forma de grafeno, aerogeles y carbón de biomasa; ii) el estudio del efecto de los tratamientos térmicos sobre la matriz precursora y iii) el efecto de incorporar grupos funcionales (alcohol, aldehído, ácido carboxílico, éteres, esteres, aminas, etc) en las matrices de carbono. En estos procesos se han identificado tres problemas teóricos cuyos resultados pueden facilitar el proceso de optimización de las técnicas para mejorar las propiedades de almacenamiento de carga. Estos son: i) calcular la conductividad eléctrica de hojuelas de grafeno impurificadas con átomos de H, N, O y S; ii) calcular la relación entre conductividad eléctrica y porosidad en sistemas desordenados de carbono y iii) calcular los enlaces que se forman entre una matriz de carbono, los grupos funcionales y los óxidos metálicos. Al finalizar el proyecto esperamos la generación conocimiento, la formación de recursos humanos en el área y la obtención de materiales que puedan ser usados en el diseño de capacitores electroquímicos.

Se pretende lograr dos contribuciones principales: 1) Generar conocimiento teórico corroborado experimentalmente, sobre el efecto que los grupos funcionales tienen sobre las matrices de carbono y encontrar como actúan esos grupos funcionales en la inmovilización de óxidos moleculares, para mejorar el almacenamiento de carga. 2 )Aplicar el conocimiento generado para el diseño de materiales optimizados para su aplicación en capacitores electroquímicos.