Reciclagem de fibras de carbono oriundas de compósitos estruturais de matriz epóxi por processo térmico de pirólise e aplicação como materiais de eletrodo em supercapacitores

Recycling of carbon fibers from structural composites of epoxy matrix by thermal pyrolysis and application as electrode materials in supercapacitors

RESUMO

Compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono são materiais cada vez mais utilizados em diferentes segmentos industriais, em especial, os segmentos aeronáuticos e automobilísticos devido a sua elevada resistência mecânica e baixa massa específica. Desta forma, existe grande preocupação com o descarte e a reciclagem dos componentes que representam produtos de alto valor econômico agregado, principalmente fibras de carbono. O processo de pirólise tem sido um dos métodos de reciclagem de compósitos para recuperar as fibras de carbono a partir da degradação da matriz polimérica. No setor de energia, fibras de carbono são traduzidas como bons materiais de armazenamento de energia, por apresentar desejáveis características condutoras e capacitivas que potencializam sua aplicação como material de eletrodo em supercapacitores. Neste sentido, a proposta deste trabalho consiste em viabilizar o uso de fibras de carbono recicladas por pirólise de compósitos epóxi reforçado com fibras de carbono como material de eletrodo de supercapacitores e avaliar a influência dos tratamentos termoquímico e químico sobre suas propriedades capacitivas. Imagens FEG-MEV mostraram que as fibras de carbono foram praticamente limpas permanecendo um mínimo de carbono residual sobre a superfície. A área BET e as análises FTIR, Raman e de voltametria cíclica mostraram que os tratamentos termoquímico e químico realizados na FCP não contribuíram para melhorar a capacidade de armazenamento de cargas na interface eletrodo/eletrólito, pelo contrário, o tratamento químico levou a uma grande redução da capacidade da FCP no armazenamento de energia devido a incorporação de grupos OH e COOH. As curvas de carga/descarga evidenciam boa ciclabilidade e os valores de capacitância específica para a fibra de carbono reciclada de 34 Fg^-1, densidade de potência de 37,6 Wkg^-1 e densidade de energia de 4,7 Whkg^-1encontram-se dentro da faixa para aplicações como eletrodos de supercapacitores.

Palavras-chave
Fibra de Carbono; Pirólise; Supercapacitores