Aperfeiçoamento e Otimização Físico-Química de Sistemas Armazenadores Híbridos de Energia Eletroquímica a partir do uso de nanomateriais 2D

• Processo: 24/14837-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2026
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2028
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Emerson Sarmento Gonçalves
• Beneficiário: Emerson Sarmento Gonçalves
• Instituição Sede: Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). São José dos Campos , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São José dos Campos
• Pesquisadores associados: João Henrique Lopes ; Mauro Henrique Lapena ; Vinicius Del Colle
• Bolsa(s) vinculada(s): 26/03509-1 - Otimização de MXenos de nióbio para células armazenadoras de energia - Síntese direcionada ao desempenho e Caracterização com Técnicas Avançadas, BP.TT; 26/02820-5 - Desenvolvimento de Slurries Híbridos de MXeno e Grafeno Aplicados em Dispositivos Armazenadores de Energia., BP.TT; 26/02832-3 - Integração de Processos de Otimização em Armazenamento de Energia em Materiais 2D com a Gestão do Conhecimento em PD&I em Tripla Hélice da Inovação., BP.TT
• Assunto(s): Reologia Grafenos Armazenamento de energia Conversão de energia Interface
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Armazenamento de Energia | Conversão de Energia | Grafenos | Interface | MXenos | Reologia | Materias Conjugados Não-metálicos

Resumo

Considerando o aumento nas demandas por inteligência artificial e internet das coisas, além da eletrificação da mobilidade em todos os meios, o Brasil se destaca pelo grande potencial em recursos hídricos, solares, eólicos, bem como na produção de biomassa e biocombustíveis. Essa diversidade proporciona ao país uma oportunidade única para o desenvolvimento de múltiplas plataformas de negócio voltadas para conversão e armazenamento de energia, com baixo impacto ambiental. Além disso, o Brasil possui uma rica disponibilidade de grafite, nióbio, terras raras, sódio (graças à extensa costa e às minas de salgema) e lítio (especialmente no Norte de Minas Gerais e Centro-Sul da Bahia), materiais que têm atraído crescente interesse. No âmbito aeroespacial, as mudanças continuam a ocorrer de forma acelerada, com potencial para transformar completamente os conceitos de mobilidade, segurança e comunicação. A microeletrônica de produtos espaciais, como foguetes e satélites, já se beneficia desses avanços, embora ainda enfrente desafios consideráveis. Embora já existam diversos produtos de mobilidade aérea disponíveis no mercado, eles ainda enfrentam desafios de desempenho, especialmente em termos de potência e energia específicas, para atender simultaneamente às exigências de alta energia, alta potência, estabilidade e segurança. Apesar dos avanços significativos na aviônica e na aerodinâmica, os principais obstáculos atualmente são as células eletroquímicas das baterias, supercapacitores e células de combustível. Os materiais utilizados nos eletrodos, eletrólitos e separadores precisam oferecer melhores condições cinéticas e termodinâmicas para superar esses desafios de desempenho. Para tal fim, considera-se, nesta Proposta, em continuidade ao Projeto FAPESP n° 2022/02737-0, a aplicação e otimização dos sistemas eletroquímicos ali desenvolvidos para armazenamento com sais de lítio, conforme as capacidades demonstradas pela combinação de MXeno carbeto de nióbio, grafeno e outros nanomateriais cerâmicos de metais de transição hibridizadas com estruturas poliméricas condutoras. O foco está em um refinamento relevante para o objeto que decorre da Proposta anterior, visto que diversas propriedades referentes aos revestimentos de material eletroquimicamente ativo, como a reologia de aplicação sobre coletores de corrente, a afinidade de interfaces, regularidade e estabilidade de filme, relações de perda ôhmica e modos de falha com gerenciamento térmico forma ora apenas estudados em aspectos mais superficiais, não tendo ocorrido todas as etapas necessárias para uma nova tecnologia. (AU)