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Design de novos compostos de coordenação de alta entropia por spray-drying e seus derivados para conversão e armazenamento de energia

Processo:23/17560-0
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2025
Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2030
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
Pesquisador responsável:Josué Martins Gonçalves
Beneficiário:Josué Martins Gonçalves
Instituição Sede: Instituto Mackenzie de Pesquisas em Grafeno e Nanotecnologias (Mackgraphe). Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM). São Paulo , SP, Brasil
Município da Instituição Sede:São Paulo
Pesquisadores associados:Bruno Bitarães Neto Salgado Brandão ; Paulo Roberto Martins
Auxílio(s) vinculado(s):25/13375-0 - LMFPs dopados com Nb e/ou Mg derivados de glicerolatos metálicos como materiais ativo de cátodo para a próxima geração de baterias de íons de lítio, AP.R
25/02361-8 - EMU concedido no processo 23/17560-0: potenciostato/galvanostato/EIS/RRDE, AP.EMU
25/03786-2 - EMU concedido no processo 23/17560-0: ciclador de bateria, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):25/26400-2 - Síntese e caracterização de glicerolatos metálicos alta entropia e seus análogo média e baixa entropia para produção de hidrogênio verde a partir da eletrólise da água, BP.DD
25/19781-0 - Síntese e caracterização de óxidos de alta entropia e seus análogos de média e baixa entropia derivados de glicerolatos metálicos como material ativo de cátodo para baterias de íon de sódio, BP.DD
25/15836-4 - Síntese e caracterização de óxidos de alta entropia (HEO) e seus análogo de média (MEO) e baixa entropia (LEO) derivados de glicerolatos metálicos para produção de hidrogênio verde a partir da eletrólise da água, BP.MS
25/04952-3 - Glicerolatos multimetálicos como precursores de eletrocatalisadores de alta entropia para a reação de evolução de oxigênio na produção de hidrogênio verde, BP.IC
Assunto(s):Conversão de energia  Armazenamento de energia  Eletrólise da água  Baterias  Íons  Sódio  Hidrogênio  Spray drying 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Baterias de íons de sódio | Compostos de coordenação de alta entropia | Eletrólise da Água | Hidrogênio verde | materiais de Alta Entropia | Spray-drying | Conversão e armazenamento de energia

Resumo

Este projeto de pesquisador objetiva criar um novo grupo de pesquisa de excelência focado no design de "compostos de coordenação de alta entropia e seus derivados" no Brasil, inserido no MackGraphe - Instituto Presbiteriano Mackenzie (UPM). Embora o MackGraphe-IPM apresente grupos de pesquisa emergentes em diversas áreas, incluindo dispositivos supercapacitores para armazenamento de energia, o instituto não possui grupos voltados para a crescente área da eletrocatálise heterogênea para produção de hidrogênio verde por water-splitting promovida por "materiais de alta entropia" (HEMs - high entropy materials), mais especificamente compostos de coordenação de alta entropia e seus derivados (que também podem ser usados em como cátodos de baterias de íon sódio ou lítio). O candidato pretende preencher essa lacuna e, ao mesmo tempo, trabalhar em estreita colaboração com grupos de pesquisa do MackGraphe-IPM e outros grupos já estabelecidos de outras instituições, com infraestrutura e expertise complementares. As atividades do grupo de pesquisa proposto aqui abrangerão o design de materiais de eletrodo baseados em "glicerolatos metálicos de alta entropia" (HE-Glys) e seus derivados empregando especialmente uma nova rota de síntese, e de fácil escalonamento, o spray-drying. Especificamente, nossa proposta está focada na síntese controlada de HE-Glys nanoestruturados e seus derivados na forma de óxidos metálicos de alta entropia, e suas aplicações em energia. O projeto de pesquisa é dividido em 4 partes: (i) Designer e síntese controlada de HE-Glys e seus derivados, empregando a técnica spray-drying e facilmente escalonável na preparação de HE-Glys inéditos; (ii) aplicações eletrocatalíticas para a conversão de energia (especialmente, water-splitting, isto é, na produção de hidrogênio verde a partir da eletrólise da água), (iii) aplicações como materiais ativos de cátodo em baterias de íon de sódio; (iv) e a comparação destes novos materiais obtidos por spray-drying com seus análogos preparados pelo método solvotermal convencional para as respectivas aplicações. O sucesso deste projeto permitirá a criação de uma nova área de pesquisa, além de ser uma proposta estratégica para a transição energética e interdisciplinar que será realizado em estreita colaboração com várias instituições nacionais e internacionais. (AU)

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Publicações científicas (7)
(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)
HYDER, ALI; LIMA, IRLAN S.; OLIVEIRA, THAWAN G.; OLIVEIRA, GIOVANE J.; GONCALVES, JOSUE M.; KHAN, ZAHID U.; MEMON, AYAZ ALI; SOLANGI, AMBER REHANA; ANGNES, LUCIO. Glassy carbon electrodes modified with Au@NiCo-glycerolates for non-enzymatic detection of glucose in beverages. Talanta, v. 300, p. 9-pg., . (22/04127-4, 23/17560-0)
GONCALVES, JOSUE M.; SANTOS, ERICK A.; AMARAL, MURILO M.; NOSSOL, EDSON; FIGUEIREDO, RAFAEL O.; ZANIN, HUDSON. From Low- to High-Entropy PBAs and Their Derivatives for Lithium-Sulfur Batteries. ACS OMEGA, v. N/A, p. 25-pg., . (21/09387-1, 23/11417-1, 17/11986-5, 23/17560-0, 22/02222-0, 17/11958-1)
BORGES, PEDRO H. S.; GONCALVES, JOSUE M.; NOSSOL, EDSON. Electrochemical Nicotine Sensing in Industrial and Handmade Cigarettes Mediated by a Reduced Graphene Oxide/Silver-Copper-Hexacyanoferrate Optimized Composite. ANALYSIS & SENSING, v. 5, n. 5, p. 14-pg., . (23/17560-0)
GONCALVES, JOSUE M.; MUBARAC, SYRA; SILVA, GUSTAVO T. M.; FREITAS, BRUNO; AGUIAR NETO, BENEDITO G.; ZANIN, HUDSON. Emerging multimetal LMFP-based cathodes for lithium-ion batteries: a review. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. N/A, p. 31-pg., . (23/17560-0, 17/11986-5)
LIMA, IRLAN S.; OLIVEIRA, THAWAN G.; CHOQUEHUANCA-AZANA, ASTRID; ESPINOZA-TORRES, SERGIO; OTTO, ENZO M.; BATISTA, MATEUS A.; OLIVEIRA, GIOVANE J.; SILVA, MAYARA O.; VERLANGIERI, IVAN; GONCALVES, JOSUE M.; et al. Non-enzymatic detection of glucose using ternary NiFeCo-Glycerolate supported on graphite electrodes. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B-ADVANCED FUNCTIONAL SOLID-STATE MATERIALS, v. 319, p. 8-pg., . (14/50867-3, 23/17560-0, 22/04127-4)
GARCIA, N. G.; REAL, CARLA G.; DOS SANTOS, JOAO PEDRO AGUIAR; GONSALVES, JOSUE M.; NUNES, WILLIAN; DA SILVA, LEONARDO MORAIS; ZANIN, HUDSON. Comprehensive analysis of the state of charge and health of Na3V2(PO4)3 cathodes for sodium-ion batteries. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 141, p. 16-pg., . (23/17560-0)
BAUTI, SOFIA; FEYH, JOAO VICTOR T.; ANTUNES, FABIO COUTINHO; DIAS, THIAGO; DOUBEK, GUSTAVO; GONCALVES, JOSUE M.; BRANDAO, BRUNO B. N. S.; ZANIN, HUDSON. Medium- and high-entropy catalysts for hydrogen production from strategic renewable fuel reforming: A review. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 111, p. 32-pg., . (17/11986-5, 17/11958-1, 23/17560-0)