Arquitetura de materiais para armazenamento de energia eletroquímica e catálise

• Processo: 21/00675-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2022
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Roberto Manuel Torresi
• Beneficiário: Roberto Manuel Torresi
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Paulo
• Pesquisadores principais: Liane Marcia Rossi ; Susana Inés Córdoba de Torresi
• Pesquisadores associados: Ana Paula de Lima Batista ; Antonio Gustavo Sampaio de Oliveira Filho ; Paulo Filho Marques de Oliveira ; Vitor Leite Martins
• Auxílio(s) vinculado(s): 25/15491-7 - Filmes finos de ouro eletrodepositados sobre eletrodos de ITO como plataforma para desacoplar mecanismos térmicos e de portadores de carga na eletroquímica assistida por plásmons, AV.EXT; 24/15486-0 - Efeitos plasmônicos durante a reação de evolução de oxigênio em camadas de óxidos de cobalto, AV.EXT; 23/09714-8 - EMU concedido no processo 21/00675-4: reator catalítico em fluxo de leito fixo, AP.EMU; 22/15887-0 - EMU concedido do processo 2021/00675-4: cromatógrafo gasoso, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/08476-1 - Óxido de Nióbio (Nb2O5) Modificado com Ag, Au e Pt para Catalisadores Plasmônicos na Fotoeletrodegradação de Microplásticos de Fibra de Poliéster, BP.PD; 25/15462-7 - Estudo computacional da interação Fe(II)-L em diferentes fotossensibilizadores, BP.IC; 25/16001-3 - Complexos de Manganês (I): Estrutura e Fotofísica, BP.IC; + mais bolsas vinculadas 25/15467-9 - Complexos de Mn (I): Uma Abordagem Computacional, BP.IC; 25/15181-8 - Efeito do gálio na seletividade de catalisadores bimetálicos suportados em nitreto de carbono na hidrogenação de CO2, BP.IC; 24/17786-1 - Explorando os limites da nanobioplasmônica: efeitos toxicológicos, riscos ambientais e oportunidades terapêuticas, BP.PD; 24/21412-0 - Eletro-oxidação de álcoois sobre platina: uma abordagem computacional multifacetada via cálculos de estrutura eletrônica e modelagem microcinética, BP.DR; 25/03761-0 - Preparação e caracterização de materiais de carbono poroso para aplicações em adsorção, catálise e energia, BP.DR; 24/21701-1 - Compostos heterolépticos de Cu (I) contendo ligantes 2,2'-biquinolina substituídas: Uma abordagem computacional, BP.IC; 24/17138-0 - Utilização de COFs e MOFs para incrementar a área supercial de nanofibras de hard carbon para baterias de íon sódio., BP.DR; 24/05899-6 - Desvendando o papel do H2O em catalisadores a base de Ni-Ga na hidrogenação de CO2 a metanol, BP.PD; 24/01971-4 - Design Computacional de Fotossensibilizadores de Complexos Metálicos da Primeira Série de Transição., BP.DR; 24/06403-4 - Análise dos materiais produzidos para armazenamento de energia eletroquímica e catálise., BP.TT; 23/16671-3 - Atividade eletrocatalítica de hidróxidos duplos lamelares decorados com nanopartículas plasmônicas, BP.PD; 24/01361-1 - Síntese de catalisadores baseados em Co(OH)2 para redução eletrocatalítica de N2 a NH3 em eletrólitos do tipo Water in Salt (WISE), BP.IC; 23/17652-2 - Desenvolvimento de um protótipo de bateria de íons de sódio com eletrólito polimérico à base de líquidos iônicos, BP.DR; 23/13080-4 - Avaliação da atividade catalítica de catalisadores baseados em Co suportados em sílica contendo diferentes proporções de matrizes de carbono dopadas com nitrogênio para a hidrogenação de CO2, BP.IC; 23/10722-5 - Design computacional de catalisadores bioinspirados à base de metais de transição para geração de H2, BP.DR; 23/05967-9 - Preparação e caracterização de catalisadores para ativação de pequenas moléculas em carreadores de energia, BP.PD; 23/00142-1 - Desenvolvimento de baterias de íons de sódio e pseudocapacitores de alto desempenho à base de MXene, nanomateriais de carbono e óxidos metálicos mistos, BP.PD; 22/12609-9 - Nanofibras de hard carbon como eletrodo negativo auto-suportado para a próxima geração de baterias de íons de sódio, BP.PD; 22/11335-2 - Redução eletroquímica aprimorada de N2 com materiais de nanopartículas metálicas plasmonicamente ativas, (Au, Ag, Pd, Ru) e (Mo, Ti, Ce), combinadas com semicondutores do tipo n, BP.DD; 22/10235-4 - SÍNTESE MECANOQUÍMICA DE ESTRUTURAS ORGÂNICAS POROSAS APLICADAS A ELETRODOS POSITIVOS DE BATERIAS DE LÍTIO-ENXOFRE (Li-S), BP.IC; 22/10194-6 - Estudo do Mecanismo de Redução de CO2 com Catalisadores de Ouro, BP.IC; 22/09567-2 - Arquitetura de capacitores eletroquímicos utilizando MXene como material de eletrodo, BP.IC; 22/06946-2 - Redução eletrocatalitica de N2 a NH3. Na procura de novos catalisadores e eletrólitos, BP.IC; 22/04604-7 - Contribuições plasmônicas na co-eletrolise de N2 e CO2, BP.PD; 22/05422-0 - Desenvolvimento de baterias de íons de sódio e pseudocapacitores de alto desempenho à base de MXene, nanomateriais de carbono e óxidos metálicos mistos, BP.PD; 22/04920-6 - Preparação e caracterização de materiais de carbono poroso para aplicações em adsorção, catálise e energia, BP.DD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Eletroquímica Catálise Catálise heterogênea Armazenamento de energia Baterias de íon-lítio Capacitores Materiais nanoestruturados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: armazenamento eletroquímico de energia | Baterias de íon metálico | capacitores eletroquímicos | Catálisis | Eletrocatálisis | Moléculas portadoras de energia | Eletroquímica e catálisis

Resumo

De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), 80% da demanda global de energia é derivada de combustíveis fósseis que são fontes de energia não renováveis e seu uso tem implicações ambientais que contribuem para o efeito da poluição e das mudanças climáticas. Para resolver esses problemas, muitos esforços têm sido feitos em direção ao desenvolvimento de energia limpa e algumas reações estão no centro das tecnologias de conversão de energia, como a eletrólise da água, redução de CO2, atualização de biomassa e redução de N2. Além disso, baterias recarregáveis de alta eficiência e baixo custo tornaram-se tecnologias fundamentais. As baterias de íon de lítio (LIBs) são atualmente o dispositivo de armazenamento móvel mais popular, enquanto as baterias de íon de sódio (SIBs) são uma alternativa promissora ao armazenamento estacionário devido às suas semelhanças com LIBs e a disponibilidade de Na. Novos dispositivos tecnológicos requerem baterias mais potentes e de longa duração, o que motiva a busca pelo aprimoramento de seus componentes. Neste projeto se propõe a utilização de diferentes metodologias, versáteis e ambientalmente amigáveis para o desenvolvimento e estudo de nanomateriais (inorgânicos, orgânicos e/ou seus híbridos) apresentando tamanho, forma, composição, estrutura (interiores sólidos ou vazios) e arquiteturas bem definidas e controláveis, visando uma diversidade de aplicações relevantes. Especificamente, temos interesses em aplicações voltadas para a confecção de dispositivos de armazenamento de energia (bateriais e capacitores eletroquímicos), eletrocatálise para a transformação de vetores de energia e nanocatalisadores (catálise heterogênea e catálise/biocatálise plasmônica). Em todas essas aplicações, a utilização de nanomateriais controlados irá nos permitir fazer uma correlação precisa entre os desempenhos observados e todos os parâmetros físico-químicos que definem o material, abrindo a possibilidade não só para a otimização de propriedades em relação à nanomateriais convencionais, mas também para o design e desenvolvimento de nanomateriais avançados apresentando características desejáveis para as aplicações de interesse deste projeto. Para o completo entendimento destes fenômenos é imprescindível a associação dos desenvolvimentos experimentais com cálculos teóricos e modelagem molecular que permita uma visão completa e mais detalhada dos sistemas. A presente proposta associa os Profs Roberto M. Torresi e Susana I. Córdoba de Torresi (IQ/USP), que aportarão a sua experiência na área de Eletroquímica, a Profa. Liane M. Rossi (IQ/USP) de reconhecida atuação em catálise heterogênea, atuando fortemente na síntese/desenvolvimento de nanomateriais controlados e plasmônica e o Prof. Antonio G. S de Oliveira Filho (FFCLRP/USP), que dará o suporte na realização de cálculos de Química Quântica. (AU)

Publicações científicas

(43)

(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)

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