Influência do ph do banho e da densidade de corrente no comportamento capacitivo de eletrodos de mno2 obtidos por eletrodeposição anódica

RENTE, Arthur de Farias Silva

Dissertação

Influência do ph do banho e da densidade de corrente no comportamento capacitivo de eletrodos de mno2 obtidos por eletrodeposição anódica

MnO₂ electrodes are obtained by anodic electrodeposition on stainless steel substrate at room temperature from a 0.1 M manganese sulfate bath, under different current densities, ranging from 200 µA·cm⁻² to 5 mA·cm⁻² (galvanostatic mode), and pH values from 2 to 6. The material morphology is analyzed...

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Autor principal:	RENTE, Arthur de Farias Silva
Grau:	Dissertação
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Pará 2025
Assuntos:	Eletrodeposição anódica Eletrodos de Supercapacitores MnO2 Modo Galvanostático Anodic Electrodeposition Supercapacitor Electrodes Galvanostatic Mode CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA ELETROQUÍMICA FÍSICO-QUÍMICA
Acesso em linha:	https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17151

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spelling	ir-2011-171512025-04-10T20:52:44Z Influência do ph do banho e da densidade de corrente no comportamento capacitivo de eletrodos de mno2 obtidos por eletrodeposição anódica RENTE, Arthur de Farias Silva NOCE, Rodrigo Della http://lattes.cnpq.br/3734170057844016 Eletrodeposição anódica Eletrodos de Supercapacitores MnO2 Modo Galvanostático Anodic Electrodeposition Supercapacitor Electrodes Galvanostatic Mode CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA ELETROQUÍMICA FÍSICO-QUÍMICA MnO₂ electrodes are obtained by anodic electrodeposition on stainless steel substrate at room temperature from a 0.1 M manganese sulfate bath, under different current densities, ranging from 200 µA·cm⁻² to 5 mA·cm⁻² (galvanostatic mode), and pH values from 2 to 6. The material morphology is analyzed by scanning electron microscopy, revealing compact, homogeneous, and two-dimensional film deposition, with the presence of microcracks that provide active sites for the incorporation of sodium sulfate (Na₂SO₄) electrolyte ions, enhancing the material's specific capacitance. At low current densities, such as 200 and 500 µA·cm⁻², the formed film is homogeneous, while increasing the current density to 2 mA·cm⁻² results in cracks on the material's surface. Morphological changes are also identified as a function of pH: near neutrality (pH 6), cracks become evident, whereas in more acidic pH levels, such as 2 and 3, the structure remains uniform. At pH 4, an irregular structure is observed. The structure of the formed films, analyzed by by X-ray diffraction, reveals the presence of the alpha (α) phase under all studied conditions, regardless of the applied current density and bath pH. Electrochemical characterization of the films, carried out using cyclic voltammetry and charge-discharge curves (chronopotentiometry), indicates a working potential window of 1.1 V and specific capacitance values ranging from 13 to 371.8 F·g⁻¹, depending on the applied current density and bath pH. The highest specific capacitance value is obtained at a current density of 2 mA·cm⁻² and pH 4. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Os eletrodos de MnO₂ são obtidos por eletrodeposição anódica sobre substrato de aço inoxidável, a temperatura ambiente, a partir de um banho de sulfato de manganês 0,1 M, em diferentes densidades de corrente, de 200 µA·cm⁻² a 5 mA·cm⁻² (modo galvanostático), e valores de pH de 2 a 6. A morfologia do material foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, verificando-se a deposição compacta, homogênea e bidimensional dos filmes, com a presença de microfissuras que proporcionam sítios ativos para a incorporação de íons do eletrólito suporte de sulfato de sódio (Na₂SO₄), favorecendo a capacitância específica do material. Em densidades de corrente mais baixas, de 200 e 500 µA·cm⁻², o filme formado apresenta-se homogêneo, enquanto o aumento da densidade de corrente para 2 mA·cm⁻² resulta em fissuras na superfície do material. Alterações morfológicas também são identificadas em função do pH: próximo da neutralidade (pH 6), as fissuras tornam-se evidentes, enquanto em pH mais ácido, como 2 e 3, a estrutura permanece uniforme, enquanto em pH 4 é observada uma estrutura irregular. A estrutura dos filmes formados, analisada por difratometria de raios-X, revela a presença da fase alfa (α) em todas as condições estudadas, independentemente da densidade de corrente aplicada e do pH do banho. A caracterização eletroquímica dos filmes, realizada pelas técnicas de voltametria cíclica e curvas de carga e descarga (cronopotenciometria), indica uma janela de potencial de trabalho de 1,1 V e valores de capacitância específica variando de 13 a 371,8 F·g⁻¹, dependendo da densidade de corrente aplicada e do pH do banho. O maior valor de capacitância específica foi obtido com densidade de corrente de 2 mA·cm⁻² e pH 4. UFPA- UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 2025-04-07T21:24:51Z 2025-04-07T21:24:51Z 2025-01-30 Dissertação RENTE, Arthur de Farias Silva. Influência do ph do banho e da densidade de corrente no comportamento capacitivo de eletrodos de mno2 obtidos por eletrodeposição anódica. Orientador: Rodrigo Della Noce. 2025. 53 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17151 . Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17151 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Ciências Exatas e Naturais UFPA Programa de Pós-Graduação em Química PDF
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description	MnO₂ electrodes are obtained by anodic electrodeposition on stainless steel substrate at room temperature from a 0.1 M manganese sulfate bath, under different current densities, ranging from 200 µA·cm⁻² to 5 mA·cm⁻² (galvanostatic mode), and pH values from 2 to 6. The material morphology is analyzed by scanning electron microscopy, revealing compact, homogeneous, and two-dimensional film deposition, with the presence of microcracks that provide active sites for the incorporation of sodium sulfate (Na₂SO₄) electrolyte ions, enhancing the material's specific capacitance. At low current densities, such as 200 and 500 µA·cm⁻², the formed film is homogeneous, while increasing the current density to 2 mA·cm⁻² results in cracks on the material's surface. Morphological changes are also identified as a function of pH: near neutrality (pH 6), cracks become evident, whereas in more acidic pH levels, such as 2 and 3, the structure remains uniform. At pH 4, an irregular structure is observed. The structure of the formed films, analyzed by by X-ray diffraction, reveals the presence of the alpha (α) phase under all studied conditions, regardless of the applied current density and bath pH. Electrochemical characterization of the films, carried out using cyclic voltammetry and charge-discharge curves (chronopotentiometry), indicates a working potential window of 1.1 V and specific capacitance values ranging from 13 to 371.8 F·g⁻¹, depending on the applied current density and bath pH. The highest specific capacitance value is obtained at a current density of 2 mA·cm⁻² and pH 4.
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