Ingeniería de materiales nanoestructurados rGO/Ag₂MoO₄ para maximizar el almacenamiento de energía en supercapacitores tipo coin cell

Abstract

El presente trabajo de investigación aborda la síntesis y caracterización de compósitos nanoestructurados híbridos basados en óxido de grafeno reducido y molibdato de plata (rGO/Ag₂MoO₄), desarrollados mediante una estrategia de crecimiento in-situ para su aplicación como electrodos en supercondensadores tipo coin cell. Se evaluaron cuatro configuraciones experimentales, modificando el medio de síntesis y la incorporación de la matriz carbonosa, con el objetivo de estudiar el efecto sinérgico de estos componentes sobre el almacenamiento de energía. La metodología comprendió la caracterización morfológica mediante microscopía electrónica de barrido, la cual mostró que la síntesis acuosa favorece la exfoliación efectiva del grafeno, mientras que el etilenglicol promueve una morfología aglomerada. El desempeño electroquímico se analizó mediante voltametría cíclica, carga-descarga galvanostática y espectroscopía de impedancia en un electrolito de KOH 6M. Los resultados posicionan al compósito sintetizado usando óxido de grafeno reducido en agua como el material de rendimiento energético superior, alcanzando una capacitancia específica de 32,9 F/g y una densidad de energía de 4,56 Wh/kg, logrando desplazar el desempeño del dispositivo hacia la región de alta energía en el diagrama de Ragone, mostrando un comportamiento similar al de baterías en cuanto a la retención de energía. Por otro lado, el dispositivo supercondensador fabricado con el material sintetizado a partir de etilenglicol demostró un comportamiento cinético excepcional, registrando la mayor densidad de potencia del estudio (1979 W/kg), con tiempos de respuesta inferiores a 2 segundos. Adicionalmente, se confirmó que la interacción entre etilenglicol, el molibdato de plata y rGO otorga una estabilidad sobresaliente, reteniendo más del 92% de su capacidad tras 10.000 ciclos de operación. Se concluye que la modificación controlada de la síntesis, al cambiar el solvente y la estrategia de crecimiento in-situ, permite sintonizar las propiedades del electrodo, ofreciendo una alternativa competitiva, más económica y amigable con el medio ambiente frente a catalizadores de metales nobles para sistemas de almacenamiento de energía de nueva generación. La alta estabilidad y eficiencia demostradas evidencian que el desarrollo de estos materiales representa una solución viable para los desafíos energéticos, resaltando la relevancia de estos resultados y la necesidad de seguir investigando en esta prometedora línea tecnológica.