Preparación y caracterización de tintas conductoras y electrodos para la producción de hidrógeno con nanotubos de carbono

Abstract

62 págs..-- Trabajo Fin de Grado para la obtención del título de Graduado en Ingeniería Química, por la Universiadad de Zaragoza, EINA.[EN] The most widely used method to disperse carbon nanotubes in aqueous media is through the application of ultrasounds. However, there are studies that indicate that it has certain drawbacks such as the shortening of nanotubes, as well as causing structural damage [10]. It is possible to disperse carbon nanotubes in aqueous media by stirring for a long time (Lukasczuk et al, 2010) [1]. In this research, a study has been carried out in which dispersions of SWCNT (Single-Walled Carbon Nanotubes) and MWCNT (Multi-Walled Carbon Nanotubes) have been prepared by the ultrasound and the stirring method, characterized and compared. The method of preparing dispersions of carbon nanotubes in an aqueous media by stirring has been found to be successful in obtaining stable dispersions with a high degree of dispersed nanotubes. In the comparison between both methods, it was observed that the SWCNTs showed similar dispersibility values, while the MWCNTs prepared by stirring showed a somewhat worse dispersibility compared to the ultrasound method. However, the viscosity study indicated that the stirring method would be less invasive and would allow dispersions with nanotubes of a higher aspect ratio (ratio between the length of the nanotube and the diameter). Once the dispersions had been studied, they were used as "inks" to make conductive films on glass, which were subsequently used as a support for the preparation of titanium dioxide electrodes. Finally, with the titanium oxide electrodes that were prepared, a photoelectrochemical experiment was carried out irradiating the electrode with a laboratory solar simulator. In this experiment, it was found that all the prepared electrodes showed a certain degree of photoactivity.[ES] El método más utilizado para dispersar nanotubos de carbono en medios acuosos es a través de la aplicación de ultrasonidos. Sin embargo, existen estudios que indican que este método presenta ciertos inconvenientes como el acortamiento de los nanotubos, así como daño estructural [10]. Resulta posible dispersar nanotubos de carbono en medios acuosos mediante agitación durante un tiempo prolongado (Lukasczuk et al, 2010) [1]. En este trabajo se ha realizado un estudio en el que se han caracterizado y comparado dispersiones de nanotubos de carbono del tipo SWCNT (Single-Walled Carbon Nanotubes) y del tipo MWCNT (Multi-Walled Carbon Nanotubes) realizadas mediante el método de ultrasonidos y el método agitación. Se ha demostrado que el método de preparación de dispersiones de nanotubos de carbono en un medio acuoso mediante agitación resulta satisfactorio para obtener dispersiones estables con un alto grado de nanotubos en dispersión. En la comparativa entre ambos métodos, se observó que los SWCNT mostraron valores similares de dispersabilidad, mientras que los MWCNT preparados por agitación mostraron una dispersabilidad algo peor en comparación con el método de ultrasonidos. No obstante, el estudio de viscosidad indicó que el método de agitación sería menos invasivo y permitiría obtener dispersiones con nanotubos con una mayor relación de aspecto (relación entre la longitud del nanotubo y el diámetro). Una vez estudiadas las dispersiones, fueron empleadas a modo de “tintas” para elaborar películas conductoras sobre vidrio, las cuales se usaron como soporte para la preparación de electrodos el óxido de titanio. Finalmente, con los electrodos de óxido de titanio que se prepararon se realizó un experimento fotoelectroquímico irradiando con un simulador solar de laboratorio. En este experimento se pudo comprobar que todos los electrodos preparados mostraron un cierto grado de fotoactividad.Peer reviewe