A sociedade caminha para um futuro onde a eletricidade, a forma de energia mais versátil que conhecemos, domina praticamente todos os aspectos de nossas vidas. Os principais empecilhos para alcançar novos avanços se encontram no armazenamento de energia gerada através de fontes renováveis e na área de transporte no uso em veículos elétricos. A densidade de energia armazenada em dispositivos é a principal característica que se busca aumentar, porém outras características como densidade de potência e tempo de vida não devem ser deixadas de lado. O supercapacitor é um dispositivo de armazenamento de energia eletroquímica que não possui uma densidade de energia alta, porém sua densidade de potência e tempo de vida estão entre os mais altos já criados, o que abre nichos de mercado onde tais características se mostram vantajosas. O principal material utilizado na fabricação destes dispositivos é o carbono ativado, mas novos e melhores materiais vêm surgindo a cada ano como por exemplo o grafeno em suas mais diversas formas. Neste trabalho, supercapacitores com eletrodos de silício poroso passivados com grafeno foram fabricados baseado em artigos de referência encontrados na literatura, onde foram desenvolvidos novos procedimentos de fabricação e caracterização. O silício poroso foi produzido por corrosão anódica pelo método contínuo, usual na literatura, e o método stop-etch, com o uso de máscaras de PVC cortadas a laser, algo inovador em relação à literatura. Os filmes resultantes foram caracterizados minuciosamente através de diferentes técnicas de caracterização tais como gravimetria, microscopia eletrônica, porosimetria e perfilometria. Múltiplas camadas de grafeno foram crescidas no silício poroso através de deposição química a vapor utilizando-se um forno RTP a fim de passivar a superfície do material poroso. Esse material crescido de modo conforme à superfície do silício poroso foi caracterizado por retro espalhamento de Rutherford, espectroscopia Raman, Raman map e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X. Após a confecção e caracterização dos eletrodos, o supercapacitor foi montado com um eletrólito orgânico utilizando-se um separador comercial. Esses dispositivos, por sua vez, foram caracterizados eletroquimicamente por voltametria cíclica, curva de carga e descarga galvanostatica e espectroscopia de impedância eletroquímica. A nível de eletrodos, capacitâncias máximas de aproximadamente 19 mF/cm², 11 F/g e e 9 F/cm³ foram alcançadas. À nível de dispositivo, valores máximos de densidade de energia gravimétrica e volumétrica de 10 mWh/kg e 20 mWh/L, respectivamente, foram atingidos. E valores máximos de densidade de potência gravimétrica e volumétrica de 29 W/kg e 60 W/L, respectivamente, foram obtidos.

Society is heading for a future where electricity, the most versatile form of energy we know, dominates virtually every aspect of our lives. The main obstacles to achieving new advances lie in the storage of energy generated from renewable sources and in the transport area for use in electric vehicles. The density of energy stored in devices is the main feature that is intended to be increased, but other features such as power density and lifetime should not be overlooked. The supercapacitor is an electrochemical energy storage device that does not have a high energy density, but its power density and lifetime are among the highest ever created, which opens up niche markets where such features are advantageous. The main material used in the manufacture of these devices is activated carbon, but new and better materials are emerging every year such as graphene in its various forms. In this work, graphene passivated porous silicon supercapacitors were fabricated based on reference articles found in the literature, where new fabrication and characterization procedures were developed. Porous silicon was produced by anodic corrosion by the continuous method, usual in the literature, and the stop-etch method, using laser cut PVC masks, something innovative in relation to the literature. The resulting films were thoroughly characterized by different characterization techniques such as gravimetry, electron microscopy, porosimetry and profilometry. Multiple layers of graphene were grown on porous silicon by chemical vapor deposition using an RTP oven to passivate the surface of the porous material. This material grown conformally within the porous silicon surface was characterized by Rutherford back scattering, Raman spectroscopy, Raman map and X-ray photoelectron spectroscopy. After electrode fabrication and characterization, the supercapacitor was mounted with an organic electrolyte using a commercial separator. These devices were electrochemically characterized by cyclic voltammetry, galvanostatic charge and discharge curve and electrochemical impedance spectroscopy. At the electrode level, maximum capacitance of approximately 19 mF / cm², 11 F / g e and 9 F / cm³ were reached. At the device level, maximum gravimetric and volumetric energy density values of 10 mWh/kg and 20 mWh/L, respectively, were reached. And maximum gravimetric and volumetric power density values of 29 W/kg and 60 W/L, respectively, were obtained.