EFECTO DE LA FUNCIONALIZACIÓN IN SITU Y EX SITU CON VANADIO–NÍQUEL SOBRE CARBONES ACTIVADOS DERIVADOS DE ESTIÉRCOL DE ALPACA PARA ELECTRODOS DE SUPERCAPACITORES

Resumen

En este trabajo se sintetizaron carbones activados derivados de estiércol de alpaca y se funcionalizaron con glicerolatos metálicos (VNiGly) y óxidos metálicos de vanadio–níquel (VNiO) mediante rutas in situ y ex situ, con el objetivo de evaluar su potencial como materiales para electrodos de supercapacitores. Los soportes carbonosos se obtuvieron por activación química y tratamiento térmico a diferentes temperaturas, dando lugar a una serie de materiales funcionalizados con propiedades estructurales y electroquímicas diferenciadas. La caracterización fisicoquímica mediante difracción de rayos X (DRX) evidenció que los materiales funcionalizados con óxidos metálicos presentan un mayor grado de orden estructural en comparación con aquellos modificados con glicerolatos, destacando CA8/VNiO-e, que alcanzó un grado de cristalinidad del 28 %, asociado a una reducción de la distancia interplanar del plano [002] (≈ 3,34 Å) y a una estructura carbonosa más compacta y estable. Los análisis por espectroscopía Raman confirmaron una red carbonosa parcialmente grafitizada en todas las muestras, con valores de ID/IG cercanos a la unidad, lo que indica un equilibrio entre dominios grafíticos y defectos estructurales, dependiente tanto de la fase metálica como de la ruta de funcionalización. El desempeño electroquímico se evaluó mediante voltamperometría cíclica (CV) y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en KOH 1 mol L-1. Los electrodos funcionalizados con VNiO, en particular CA8/VNiO-e y CA7/VNiO-e, exhibieron las mayores capacitancias específicas (hasta 60,3 F g-1 a 5 mV s-1) y una buena retención de capacitancia (~78 % a altas velocidades de barrido), lo que refleja una respuesta electroquímica estable. El análisis EIS mostró que el incremento del orden estructural se acompaña de un aumento en la resistencia a la transferencia de carga, evidenciando un compromiso entre cristalinidad y cinética electroquímica, mientras que sistemas con mayor desorden estructural favorecen una transferencia de carga más eficiente. Estos resultados demuestran que la funcionalización ex situ con óxidos de vanadio–níquel sobre carbón activado derivado de estiércol de alpaca, particularmente para materiales activados a 800 °C, constituye una estrategia eficaz y sostenible para el desarrollo de electrodos de bajo costo destinados a aplicaciones en almacenamiento electroquímico de energía.