ES2664223T3 - Método para producir carbón activado para electrodo - Google Patents
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Abstract
Un método para producir carbón activado para un electrodo de condensador eléctrico de doble capa caracterizado porque el método comprende: un paso de activación para obtener un carbón activado, mediante mezcla de una materia prima de carbono para carbón activado con un óxido de metal alcalino, y calentamiento de la mezcla en una atmósfera de gas inerte; un paso de desactivación y retiro para desactivar y retirar el metal alcalino presente en el carbón activado; un paso de tratamiento con calor para calentar el carbón activado pasado a través del paso de desactivación y retiro, en una atmósfera de gas inerte, a una temperatura mayor a 400°C pero no mayor a la temperatura de calentamiento en el paso de activación o inferior a 750°C; y un paso de lavado con agua para lavar con agua el carbón activado pasado a través del paso de tratamiento con calor en el que la temperatura de calentamiento en el paso de activación es ajustada a una temperatura mayor a 600°C y menor a 800°C.
Description
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En un paso de lavado con agua, el lavado con agua en sí mismo puede ser ejecutado apropiadamente con un método de lavado con agua bien conocido, que es ejecutado después de la activación alcalina, o después del calentamiento descrito anteriormente en dióxido de carbono, después de la activación alcalina. Adicionalmente, el lavado ácido puede ser realizado después de un paso de tratamiento con calor y antes de un paso de lavado con agua. El lavado ácido en sí mismo puede ser realizado apropiadamente con una tecnología bien conocida en un proceso para producir carbón activado, que incluye la activación alcalina. El lavado con agua puede ser repetido varias veces. Pueden combinarse de manera apropiada el lavado con agua y el lavado ácido, tal como la combinación de lavado ácido después de lavado con agua y subsiguiente lavado con agua.
En cuanto a un ácido que va a ser usado para el lavado ácido, por ejemplo, pueden usarse ácido clorhídrico y ácido acético. El carbón activado puede ser lavado con los ácidos diluidos de manera apropiada.
Así, el metal alcalino puede ser cuantificado como se describe abajo. Se colecta una cantidad apropiada de una muestra dentro de un vaso de cuarzo, y se lleva a cenizas en un horno eléctrico mantenido a 500°C. Una vez se ha completado la conversión de la muestra en cenizas, se agregan a la muestra de 2 a 3 mL de ácido clorhídrico, se cubre el vaso con un vidrio de reloj, y se continúa el calentamiento para disolver las cenizas. Se toma la sustancia disuelta en un matraz de medición, se diluye la sustancia disuelta y se cuantifica con un método de absorción atómica.
Puede producirse un electrodo para un condensador eléctrico de doble capa, usando el carbón activado descrito anteriormente, a través de un proceso bien conocido para la producción del electrodo para el condensador eléctrico de doble capa. El electrodo puede estar compuesto, por ejemplo, de un material aglutinante y un material que conduce la electricidad añadidos al carbón activado descrito anteriormente.
Un material aglutinante útil incluye, por ejemplo, politetrafluoroetileno, fluoruro de polivinilideno, carboximetil celulosa, polivinil alcohol y ácido poliacrílico; y entre ellos, es preferible politetrafluoroetileno porque cuando es amasado, se torna fibroso, y en consecuencia une fuertemente carbón activado a un material que conduce la electricidad, y no causa obstrucción en los poros del carbón activado.
Un material útil que conduce la electricidad incluye negro de carbono que conduce la electricidad, tal como negro de acetileno y negro Ketjen; grafito natural; grafito artificial; fibra de carbono; y una fibra metálica de aluminio, níquel o similares: y entre ellos, son preferibles el negro acetileno o el negro Ketjen, porque mejoran de manera efectiva la conductividad eléctrica con una pequeña cantidad de adición.
Puede producirse un electrodo para un condensador eléctrico de doble capa, moldeando por un método bien conocido el carbón activado, material que conduce la electricidad y material aglutinante descritos anteriormente. El electrodo para el condensador eléctrico de doble capa puede ser producido mediante, por ejemplo, adición y mezcla de politetrafluoroetileno, el cual es un material aglutinante, con una mezcla de carbón activado y negro de carbono, el cual es un material que conduce la electricidad, y luego moldeo por presión o moldeo por enrollamiento de la mezcla resultante. Adicionalmente, puede obtenerse una delgada capa de recubrimiento, llevando la mezcla anteriormente descrita hasta una forma de pasta y cubriéndola. El electrodo para el condensador eléctrico de doble capa puede ser un cuerpo moldeado en forma de lámina o un cuerpo moldeado en forma de placa.
Pueden determinarse de manera apropiada el contenido de carbón activado, el contenido de un material que conduce la electricidad y el contenido de un material aglutinante en un electrodo para un condensador eléctrico de doble capa.
Un condensador eléctrico de doble capa que tiene un par de electrodos y una solución electrolítica puede mostrar resistencia interna y durabilidad superiores, en adición a una capacitancia superior, cuando el condensador tiene una configuración en la cual por lo menos uno del par de electrodos contiene el carbón activado descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención. Desde el punto de vista de la mejora adicional de estas propiedades, se prefiere que los dos del par de electrodos contengan el carbón activado descrito anteriormente de acuerdo con la presente invención.
Adicionalmente, una solución electrolítica usada en un condensador eléctrico de doble capa bien conocido, puede ser usada apropiadamente para una solución electrolítica en la presente invención. Sin embargo, una solución electrolítica a base de agua tiene un voltaje de descomposición electroquímicamente bajo, y el voltaje resistente del condensador resultante es limitadamente bajo. De acuerdo con ello, es preferible una solución electrolítica a base de solvente orgánico (no acuoso).
Un tipo de solución electrolítica no está limitado en particular, y seleccionado generalmente en consideración a la solubilidad de un soluto, un grado de disociación y viscosidad de un líquido; y la solución electrolítica tiene preferiblemente elevada conductividad y una alta ventana de potencial (alto voltaje de inicio de descomposición).
En cuanto a una solución electrolítica, puede usarse una solución preparada mediante, por ejemplo, disolución de una sal de amonio cuaternario tal como tetrafluoroborato de tetraetilamonio y tetrafluoroborato de trietilmetilamonio
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