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Células híbridas bio-foto-eletroquímicas para conversão de energia solar

Processo: 19/15333-1
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Regular
Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2020
Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2022
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Acordo de Cooperação: CONFAP - Conselho Nacional das Fundações Estaduais de Amparo à Pesquisa
Pesquisador responsável:Frank Nelson Crespilho
Beneficiário:Frank Nelson Crespilho
Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Bioeletroquímica  Fotoeletroquímica  Semicondutores  Conversão de energia  Energia solar  Células híbridas  São Paulo  Rio Grande do Sul 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Bioeletroquímica | Bio-Foto-Eletroquímica | Conversão de Energia | Enzimas Redox | fotoeletroquímica | semicondutores | Bioeletroquimica

Resumo

Um conceito moderno e inovador para conversão de energia de origem solar é a utilização de uma célula híbrida bio-foto-eletroquímica, onde biomoléculas e/ou microorganismos atuam cooperativamente nos processos faradaicos. Neste sistema é realizada a integração da conversão de energia solar em energia elétrica por meio de células foto-eletroquímicas e de energia química em elétrica através de biocélulas a combustível. A energia gerada é limpa, o subproduto das reações nos eletrodos podem ser H2O e O2 (ou subprodutos de valor agregado) que podem voltar a participar do ciclo de geração de energia. Neste projeto, dois Grupos consolidados e com importantes contribuições nas áreas de Fotoeletroquímica e Bioeletroquímica desenvolverão um projeto em colaboração para integração das tecnologias de conversão de energia solar. A estratégia utilizada será desenvolver eletrodos fotossensíveis e bio-eletroativos e integrá-los em uma célula híbrida (bio-foto-reator). A equipe da USP desenvolverá os bioeletrodos, enquanto os eletrodos semicondutores serão obtidos pela equipe da UFRGS. Quando os estudos de meia-célula se encontrarem em estágio de finalização e testes, haverá o intercâmbio de pesquisadores dos dois Estados (RS e SP) para a implementação da célula híbrida. Além dos estudos fundamentais, uma prospecção de transferência de tecnologia para o setor produtivo será concomitante avaliada, por meio de prospecções de startups que colaborarão com o projeto. Além dos Grupos envolvidos avançarem no estado-da-arte em bio-foto-eletroquímica e na geração de know-how na produção de dispositivos, pretende-se contribuir para o fortalecimento das pesquisas em colaboração na área de energia entre SP e RS. (AU)

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Publicações científicas (21)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
HASSAN, AYAZ; SEDENHO, GRAZIELA C.; VITALE, PHELIPE A. M.; OLIVIERA, MONA N.; CRESPILHO, FRANK N.. On the Weak Binding and Spectroscopic Signature of SARS-CoV-2 nsp14 Interaction with RNA. CHEMBIOCHEM, v. 22, n. 24, . (20/04796-8, 18/22214-6, 19/12053-8, 19/15333-1)
SANCHES, NATALIA M.; HASSAN, AYAZ; MATTIOLI, ISABELA A.; MACEDO, LUCYANO J. A.; SEDENHO, GRAZIELA C.; CRESPILHO, FRANK N.. Tuning Vertical Electron Transfer on Graphene Bilayer Electrochemical Devices. ADVANCED MATERIALS INTERFACES, v. 8, n. 20, . (18/22214-6, 17/20493-2, 19/15333-1, 19/12053-8, 15/22973-6, 18/11071-0)
MACEDO, LUCYANO J. A.; RODRIGUES, FERNANDO P.; HASSAN, AYAZ; MAXIMO, LEANDRO N. C.; ZOBI, FABIO; DA SILVA, ROBERTO S.; CRESPILHO, FRANK N.. Non-destructive molecular FTIR spectromicroscopy for real time assessment of redox metallodrugs. ANALYTICAL METHODS, . (19/15333-1, 17/20493-2, 18/22214-6, 19/12053-8, 19/19448-8)
SEDENHO, GRAZIELA C.; NECKEL, ITAMAR T.; COLOMBO, RAFAEL N. P.; PACHECO, JESSICA C.; BERTAGLIA, THIAGO; CRESPILHO, FRANK N.. Investigation of Water Splitting Reaction by a Multicopper Oxidase through X-ray Absorption Nanospectroelectrochemistry. ADVANCED ENERGY MATERIALS, v. 12, n. 47, p. 6-pg., . (19/15333-1, 20/04796-8, 18/22214-6, 21/05665-7, 20/03681-2, 19/12053-8, 20/15098-0)
SEDENHO, GRAZIELA C.; MODENEZ, IAGO; MENDES, GIOVANA R.; CRESPILHO, FRANK N.. The role of extracellular polymeric substance matrix on Saccharomyces cerevisiae bioelectricity. Electrochimica Acta, v. 393, . (20/10724-0, 18/22214-6, 19/15333-1, 15/22973-6, 19/12053-8)
MACEDO, LUCYANO J. A.; HASSAN, AYAZ; SEDENHO, GRAZIELA C.; CRESPILHO, FRANK N.. Assessing electron transfer reactions and catalysis in multicopper oxidases with operando X-ray absorption spectroscopy. NATURE COMMUNICATIONS, v. 11, n. 1, . (17/20493-2, 19/15333-1, 16/25806-6, 19/12053-8, 15/22973-6)
SEDENHO, GRAZIELA C.; HASSAN, AYAZ; DE SOUZA, JOAO C. P.; CRESPILHO, FRANK N.. In situ and operando electrochemistry of redox enzymes. CURRENT OPINION IN ELECTROCHEMISTRY, v. 34, p. 10-pg., . (19/12053-8, 19/15333-1, 18/22214-6, 20/04796-8)
CAGNANI, GIOVANA ROSSO; OLIVEIRA, THIAGO DA COSTA; MATTIOLI, ISABELA A.; SEDENHO, GRAZIELA C.; CASTRO, KARLA P. R.; CRESPILHO, FRANK N.. From research to market: correlation between publications, patent filings, and investments in development and production of technological innovations in biosensors. ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY, v. N/A, p. 9-pg., . (19/12053-8, 19/15333-1, 20/04796-8, 18/22214-6, 22/09164-5)
HASSAN, AYAZ; MATTIOLI, ISABELA A. A.; COLOMBO, RAFAEL N. P.; CRESPILHO, FRANK N. N.. Tuning quantum capacitance in 2D graphene electrodes: the role of defects and charge carrier concentration. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 11, n. 19, p. 5-pg., . (19/12053-8, 19/15333-1, 18/22214-6, 21/05665-7)
MATTIOLI, ISABELA A.; CASTRO, KARLA R.; SEDENHO, GRAZIELA C.; MACEDO, LUCYANO J. A.; OLIVEIRA, MONA N.; MANULI, ERIKA R.; SABINO, ESTER C.; CRESPILHO, FRANK N.. Expanding the application of graphene vertical devices to dual femtomolar detection of SARS-CoV-2 receptor binding domain in serum and saliva. BIOSENSORS & BIOELECTRONICS, v. 239, p. 6-pg., . (20/04796-8, 17/20493-2, 19/12053-8, 18/11071-0, 19/15333-1, 18/22214-6)
SEDENHO, GRAZIELA C.; HASSAN, AYAZ; MACEDO, LUCYANO J. A.; CRESPILHO, FRANK N.. Stabilization of bilirubin oxidase in a biogel matrix for high-performance gas diffusion electrodes. Journal of Power Sources, v. 482, . (19/15333-1, 19/12053-8, 17/20493-2, 15/22973-6)
ISABELA A. MATTIOLI; FRANK N. CRESPILHO. Problems of Interpreting Diagnostic Tests for SARS-CoV-2: Analytical Chemistry Concerns. Anais da Academia Brasileira de Ciências, v. 92, n. 4, p. -, . (19/15333-1, 18/11071-0, 19/12053-8, 18/22214-6)
MACEDO, LUCYANO J. A.; SANTO, ANDERSON A. E.; SEDENHO, GRAZIELA C.; HASSAN, AYAZ; IOST, RODRIGO M.; FELICIANO, GUSTAVO T.; CRESPILHO, FRANK N.. Three-dimensional catalysis and the efficient bioelectrocatalysis beyond surface chemistry. JOURNAL OF CATALYSIS, v. 401, p. 200-205, . (18/22214-6, 19/15333-1, 19/12053-8, 15/22973-6, 17/20493-2)
MATTIOLI, ISABELA A.; HASSAN, AYAZ; OLIVEIRA JR, OSVALDO N.; CRESPILHO, FRANK N.. On the Challenges for the Diagnosis of SARS-CoV-2 Based on a Review of Current Methodologies. ACS SENSORS, v. 5, n. 12, p. 3655-3677, . (18/11071-0, 19/15333-1, 18/22214-6, 19/12053-8)
MATTIOLI, ISABELA A.; HASSAN, AYAZ; SANCHES, NATALIA M.; VIEIRA, NIRTON C. S.; CRESPILHO, FRANK N.. Highly sensitive interfaces of graphene electrical-electrochemical vertical devices for on drop atto-molar DNA detection. BIOSENSORS & BIOELECTRONICS, v. 175, . (19/12053-8, 18/07508-3, 17/20493-2, 18/22214-6, 18/11071-0, 19/15333-1)
ALI, MIAN A.; SEDENHO, GRAZIELA C.; PACHECO, JESSICA C.; IOST, RODRIGO M.; RAHMAN, ASMA; HASSAN, AYAZ; CARDOSO, DANIEL R.; GOMES, ROBERTO S.; CRESPILHO, FRANK N.. Metal-free, low-cost, and high-performance membraneless ethanol fuel cell. Journal of Power Sources, v. 551, p. 9-pg., . (20/15098-0, 18/24485-7, 20/04796-8, 18/22214-6, 19/12053-8, 19/15333-1)
OSICA, IZABELA; MELO, ANTONIO F. A. A.; LIMA, FILIPE C. D. A.; SHIBA, KOTA; IMAMURA, GAKU; CRESPILHO, FRANK N.; BETLEJ, JAN; KURZYDOWSKI, KRZYSZTOF J.; YOSHIKAWA, GENKI; ARIGA, KATSUHIKO. Nanomechanical Recognition and Discrimination of Volatile Molecules by Au Nanocages Deposited on Membrane-Type Surface Stress Sensors. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 3, n. 5, p. 4061-4068, . (19/15333-1, 19/12053-8)
HASSAN, AYAZ; MACEDO, LUCYANO J. A.; CRESPILHO, FRANK N.. Recognizing conductive islands in polymeric redox surfaces using electrochemical-coupled vibrational spectromicroscopy. CHEMICAL COMMUNICATIONS, v. 56, n. 71, p. 10309-10312, . (19/15333-1, 18/22214-6, 19/12053-8, 17/20493-2)
MENDES, GIOVANA ROSSI; MODENEZ, IAGO DE ASSIS; CAGNANI, GIOVANA ROSSO; COLOMBO, RAFAEL N. P.; CRESPILHO, FRANK NELSON. Exploring Enzymatic Conformational Dynamics at Surfaces through μ-FTIR Spectromicroscopy. Analytical Chemistry, v. 95, n. 30, p. 9-pg., . (20/10724-0, 21/05665-7, 19/15333-1, 19/12053-8, 18/22214-6, 22/09164-5)
MODENEZ, IAGO A.; MACEDO, LUCYANO J. A.; MELO, ANTONIO F. A. A.; PEREIRA, ANDRESSA R.; OLIVEIRA JR, OSVALDO N.; CRESPILHO, FRANK N.. Nanosized non-proteinaceous complexes III and IV mimicking electron transfer of mitochondrial respiratory chain. Journal of Colloid and Interface Science, v. 599, p. 198-206, . (19/12053-8, 18/22214-6, 17/03879-4, 17/20493-2, 19/15333-1, 18/00878-0)
HASSAN, AYAZ; MACEDO, LUCYANO J. A.; MATTIOLI, ISABELA A.; RUBIRA, RAFAEL J. G.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; AMORIM, RODRIGO G.; LIMA, FILIPE C. D. A.; CRESPILHO, FRANK N.. A three component-based van der Waals surface vertically designed for biomolecular recognition enhancement. Electrochimica Acta, v. 376, . (18/22214-6, 17/20493-2, 19/12053-8, 19/15333-1, 18/11071-0)