INVESTIGACION Y DESARROLLO DE PROPUESTAS DE MEJORA

Optimización de reacciones redox de cátodos orgánicos para almacenamiento de energía

Los dispositivos de almacenamiento de energía se basan en reacciones químicas para almacenar energía, específicamente en reacciones redox, cuya eficiencia está descrita por los potenciales redox. Las carbazolas son grupos de moléculas orgánicas, que gracias a su polimerización y actividad catódica, ofrecen numerosas ventajas para celdas electroquímicas. El dicarbazyl, específicamente, es un dicatión que por medio del dopaje p que puede ocasionar en un electrodo, permite almacenar energía. Este estudio explora la optimización de dicha reacción mediante la modificación de la molécula dicarbazyl, modelando por simulaciones computacionales del programa ORCA tanto la energía como los orbitales moleculares, en fase gaseosa y solución, para observar los cambios en la actividad catódica. En la primera modificación se explora cómo la adición de átomos electronegativos que alejen la carga de la zona de intercambio aumenta la deslocalización electrónica, la cual es responsable de la actividad catódica. En la segunda modificación se explica cómo la sustitución de los átomos que se encuentran en la zona de liberación de electrones resulta contraproducente por el aumento en la estabilidad electrónica. Se realizó el cálculo de frecuencias numéricas con la misma metodología de ORCA y por medio de un cuadro termodinámico se establecieron las relaciones relativas de energías químicas de cada reacción para obtener los valores de voltaje para las celdas de las diferentes propuestas.