Da ciência fundamental à aplicada: novas fronteiras em tecnologias de células a combustível

• Processo: 20/01177-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa SPEC
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Nigel Peter Brandon
• Beneficiário: Nigel Peter Brandon
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Anthony Robert John Kucernak ; Caetano Rodrigues Miranda ; Hamilton Brandão Varela de Albuquerque ; Julio Romano Meneghini ; Spencer John Sherwin
• Pesquisadores associados: Beethoven Narváez Romo ; Emílio Carlos Nelli Silva ; Erich Albrecht Muller Gomez ; Fabio Coral Fonseca ; Ivan Korkischko ; Julio Romano Meneghini ; Thiago Lopes
• Auxílio(s) vinculado(s): 23/16687-7 - EMU concedido no processo 2020/01177-5: sistema para medir o transporte de carga, espécies e massa, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/23548-6 - Estudos Teóricos, Baseados na Teoria do Funcional da Densidade, sobre Processos Elementares em Células a Combustível, BP.PD; 24/16777-9 - Otimização de Células a Combustível tipo SOFCs: Análise Integrada através de Técnicas Avançadas de Imageamento, Caracterização e Modelagem Computacional, BP.DD; 24/17090-7 - Produção de Células a Combustível Cerâmicas Alimentadas Diretamente por Etanol Através de Técnicas de Manufatura Aditiva Para o Setor de Transporte, BP.PD; + mais bolsas vinculadas 24/15130-1 - Design e Produção de Materiais Didáticos para Divulgação Científica sobre os fundamentos e aplicações das Tecnologias de Células de Combustível, BP.JC; 24/12749-0 - Eletro-oxidação do etanol para a produção de energia e hidrogênio limpos, BP.PD; 24/10565-0 - Exploração computacional e modelagem atomística de materiais cerâmicos para células de combustível de óxido sólido (SOFCs) a etanol direto, BP.PD; 23/17518-4 - Método de otimização topológica aplicado ao projeto de células a combustível de óxido sólido, BP.PD; 22/16905-1 - Divulgação científica dos fundamentos e aplicações das tecnologias de células de combustível, BP.JC; 22/16913-4 - Aplicações de nanoestruturas para catálise heterogênea: uma introdução à simulação computacional de materiais, BP.IC; 22/14475-0 - Desenvolvimento e validação de modelos computacionais avançados para células a combustível, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Ciência Células de combustível Dispositivos eletroquímicos Novas fontes de energias Hidrogênio Energia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células a combustível | Estudo multiescala | Hidrogênio | Pefc | Sofc | Célula a Combustível

Resumo

Garantir a demanda crescente por energia da sociedade brasileira e atingir a meta de redução de emissões de CO2 demanda investimentos em fontes de energia renováveis e tecnologias de baixo carbono. De modo a lidar com tal desafio, o Reino Unido possui uma extensa e madura infraestrutura em pesquisa através do Hydrogen and Fuel Cell Research Hub. Células a combustível são dispositivos eletroquímicos de ascendente importância capazes de converter diretamente energia química em elétrica com alta eficiência. Entre células a combustível, células de óxido sólido e de eletrólito polimérico são indiscutivelmente as tecnologias mais maduras e de maior potencial para redução do consumo de combustíveis e de emissões de CO2. Não obstante, oportunidades para pesquisa e aprimoramento das tecnologias ainda são amplamente vistos como necessários para um uso em larga escala de células a combustível, em particular em se tratando de biocombustíveis e dispositivos de temperaturas intermediárias. Assim o objetivo primordial deste São Paulo Chair of Excellency é a criação de um núcleo Brasileiro de pesquisa em células a combustível focado em uma abordagem computacional multi-escalas fortemente acoplada a técnicas experimentais avançadas. Resultados deste projeto tem o potencial de posicionar o Brasil como um centro de excelência em pesquisa e implantação de células a combustível, permitindo o desenvolvimento de futuros sistemas eletroquímicos (p.ex., para a síntese de químicos renováveis) focados nas necessidades e oportunidades locais, através de um modelo de pesquisa multidisciplinar em laços sólidos com pesquisadores de renome mundial. (AU)

Publicações científicas

(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)

SALVADOR, CAMILO A. F.; REGO, JESSICA S.; LOPES, THIAGO; MENEGHINI, JULIO R.; BRANDON, NIGEL P.; DAMASCENO, DANIELA A.. Materials selection of non-metallic glasses for planar solid-oxide fuel cell sealants. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 51, n. 6, p. 12-pg., 2025-02-24. (20/01177-5, 22/08894-0, 20/15230-5, 14/50279-4, 14/22130-6)

RAZMARA, FERESHTEH; SA, LUIS F. N.; PRADO, DIEGO S.; LOPES, THIAGO; MENEGHINI, JULIO R.; SILVA, EMILIO C. N.. Topology optimization of radial flow field PEM fuel cells for enhancing water management. STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION, v. 67, n. 5, p. 21-pg., 2024-05-01. (14/22130-6, 23/10333-9, 22/14475-0, 20/15230-5, 20/01177-5, 14/50279-4)

DE SA, LUIS FERNANDO NOGUEIRA; RAZMARA, FERESHTEH; LOPES, THIAGO; BRANDON, NIGEL; MENEGHINI, JULIO; SILVA, EMILIO CARLOS NELLI. Multilayered topology optimization model of two-phase nonisothermal PEM fuel cell. INTERNATIONAL JOURNAL OF NUMERICAL METHODS FOR HEAT & FLUID FLOW, v. N/A, p. 33-pg., 2025-04-25. (20/15230-5, 22/14475-0, 20/01177-5)