Tecnologias emergentes para a segunda transição energética: Células de óxido sólido para um futuro sustentável

• Processo: 24/01511-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Acordo de Cooperação: Agencia Nacional de Investigación e Innovación de Uruguay (ANII) ; Conacyt (Paraguai) ; CONICET
• Pesquisador responsável: Santiago José Alejandro Figueroa
• Beneficiário: Santiago José Alejandro Figueroa
• Pesquisador Responsável no exterior: Diego Germán Lamas
• Instituição Parceira no exterior: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina
• Pesquisador Responsável no exterior: Leopoldo Suescun
• Instituição Parceira no exterior: Universidad de la República (UDELAR), Uruguai
• Pesquisador Responsável no exterior: Magna Maria Monteiro Schaerer
• Instituição Parceira no exterior: Universidad Nacional de Asunción, Campus San Lorenzo, Paraguai
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: James Moraes de Almeida ; Marcia Carvalho de Abreu Fantini ; Tereza da Silva Martins ; Valeria Spolon Marangoni
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/20599-9 - Novos cátodos com estrutura de perovskita sem cobalto para células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária: estudos in-situ e in-operando usando técnicas de síncrotron, BP.TT
• Assunto(s): Transição energética Energia renovável Tecnologias emergentes Células a combustível de óxidos sólidos Desenvolvimento de novos materiais Radiação síncrotron Materiais cerâmicos Materiais compósitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células a combustível de óxido sólido | Energia limpa e sustentável | Estudos in situ e operando com radiação síncrotron | novos materiais | Segunda transição energética | Tecnologias Emergentes | Materiais Cerâmicos e compositos

Resumo

Este projeto concentra-se no desenvolvimento de nanocerâmicos de alta performance para a geração de energias limpas com H2, ao mesmo tempo que explora outras estratégias para a mitigação das mudanças climáticas. O projeto baseia-se na catálise heterogênea aplicada à tecnologia de células de óxido sólido (SOCs), que permite gerar energia com alta eficiência tanto com hidrogênio quanto com metano, gás natural, biogás, etc., no modo de operação de célula de combustível (SOFC) ou gerar hidrogênio por eletrólise de água no modo de operação de célula eletrolisadora (SOEC). Buscar-se-á desenvolver novos materiais de eletrodo e eletrólito, bem como catalisadores mais econômicos, de menor temperatura de operação e resistentes à degradação em operação (resistentes ao enxofre e à formação de carbono em operação com gás natural ou biogás para as células SOFC), visando promover a rápida adoção dessa tecnologia. O projeto também incluirá o desenvolvimento de nanocatalisadores semelhantes aos eletrodos de células para a revalorização do biogás por reforma a seco, transformando-o em gás de síntese, um combustível de grande interesse industrial. Para compreender o funcionamento dos nanomateriais propostos, o projeto concentra-se no desenvolvimento de instrumentação avançada para o novo sincrotrão Sirius (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, CNPEM, Campinas, Brasil), onde está sendo construída a linha de luz QUATI dedicada a múltiplas técnicas simultâneas, permitindo estudos tanto em condições similares de atmosfera e temperatura (in-situ) como em condições de operação (operando). Além das medidas experimentais, serão utilizados cálculos de primeiros princípios para modelar as reações a fim de elucidar os fenômenos que ocorrem. Assim, este projeto não só contribuirá para o desenvolvimento de energias limpas por meio de novos materiais para a segunda transição energética, mas também resultará em uma nova instrumentação avançada disponível para uso em Sirius para toda a comunidade latino-americana. Com os melhores materiais, pretende-se elaborar uma planta piloto de geração de energia usando H2 ou hidrocarbonetos, difundindo essa tecnologia entre os grupos participantes. (AU)