Evaluación de la Capacidad de Almacenamiento de Energía del Material Lignocelulósico de Cacao

Abstract

El objetivo de este estudio es determinar la capacidad de almacenamiento energético del material obtenido de cascarilla de cacao en configuración de capacitor. El material lignocelulósico proviene de la cosecha de cacao ecuatoriano utilizado en procesos agroindustriales. Se realizó el análisis de los volátiles generados durante la pirólisis instantáneo mediante la técnica GC/MS; además, de la comparación del capacitor con dos electrólitos diferentes: ácido sulfúrico (H2SO4) y cloruro de sodio (NaCl). El procesamiento del material se realizó mediante un proceso de carbonización y otro de activación por vía química, los cuales se llevaron a cabo en un reactor de pirólisis en atmósfera inerte de nitrógeno (N2) a una velocidad de calefacción de 20 oC min-1 y se activaron a 850 oC en la misma atmósfera por 4 horas. A partir de este material se prepararon los electrodos y se probó mediante voltametría cíclica el almacenamiento de energía a diferentes velocidades de barrido para cinco ciclos. Los resultados del análisis GC/MS y de voltametría cíclica demostraron que la materia prima secundaria preparada puede utilizarse para obtener productos de alto valor agregado. Los principales compuestos volátiles identificados corresponden a fenoles, ácido acético y alcoholes. El máximo potencial fue de 1,1 kW kg-1 con electrolito de NaCl y, la máxima durabilidad se logró con electrolito de H2SO4 con una potencia de 0,29 kW kg-1 estos valores fueron obtenidos a una velocidad de 100 mV s-1.The purpose of this study is to determine the energy storage capacity of the material obtained from cocoa husks in a capacitor configuration. The lignocellulosic material comes from Ecuadorian cocoa harvests used in agro-industrial processes. Analysis of the volatiles generated during instant pyrolysis was conducted using GC/MS technique. Additionally, a comparison of the capacitor with two different electrolytes was made: sulfuric acid (H2SO4) and sodium chloride (NaCl). The material processing involved carbonization and chemical activation processes, carried out in a pyrolysis reactor under an inert nitrogen (N2) atmosphere at a heating rate of 20 °C min-1, and activated at 850 °C in the same atmosphere for 4 hours. Electrodes were prepared from this material and tested using cyclic voltammetry to assess energy storage at different scan rates for five cycles. The results of the GC/MS analysis and cyclic voltammetry demonstrated that the prepared secondary raw material can be used to obtain high-value added products. The main identified volatile compounds include phenols, acetic acid, and alcohols. The maximum potential was 1,1 kW kg-1 with NaCl electrolyte, and the maximum durability was achieved with H2SO4 electrolyte with a power of 0,29 kW kg-1; these values were obtained at a scan rate of 100 mV s-1.