Eletrodos compósitos carbonosos, poliméricos e semicondutores visando a sinergia entre processos de limpeza de água e de armazenamento de energia

• Processo: 16/13393-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de fevereiro de 2017 - 31 de janeiro de 2019
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Neidenei Gomes Ferreira
• Beneficiário: Neidenei Gomes Ferreira
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Andréa Boldarini Couto ; Dalva Alves de Lima Almeida ; Silvia Sizuka Oishi
• Assunto(s): Semicondutores Eletroquímica Materiais compósitos Engenharia de materiais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Conversão e Armazenamento de Energia | Eletroquímica | Limpeza de água | materiais carbonosos | Materiais compósitos | semicondutores | Engenharia de Materiais

Resumo

Atualmente, existem iniciativas importantes que reconhecem as melhorias necessárias na infra-estrutura de tratamento de águas residuais, que enfatizam as sinergias inerentes entre água e energia na área de saneamento ambiental. Neste sentido, novas tecnologias para a promessa de biorremediação ambiental na obtenção de produção de biogás, biohidrogênio e bioeletricidade são meios de obtenção de energia mais eficazes têm sido descritos na literatura. No entanto, não há nenhuma evidência clara para mostrar que estas fontes de energia estão sendo usado, o que corresponde a grandes preocupações econômicas, sociais e ecológicas. Por exemplo, quando efluentes de processos agroindustrias usam tratamento anaeróbico são alcançados elevados padrões de qualidade de água, mas com um custo muito elevado de eletricidade para aeração e secagem da lama. Uma situação bastante diferente é observada na Europa, onde o desenvolvimento das energias renováveis tem sido claramente orientada para a diversificação de políticas climáticas e energéticas [3,4]. Na discussão de uma gestão mais sustentável do uso de energia em sistema de descontaminação de efluentes deve existir um comprometimento com a melhoria de produção de energia renovável. Analisando esse sinergismo entre dois grandes desafios interligados, a busca de novos materias compósitos com propredades físicas e químicas que permitam produzir eletrodos de alto desempenho para aplicação em dispositivos de energias renováveis e/ou em processos de limpeza de água pode contribuir significativamente para um avanço tecnológico mundial. Para tanto, esse projeto objetiva a produção, caracterização e aplicação de eletrodos compósitos carbonosos, poliméricos e semicondutores em continuidade aos trabalhos já em desenvolvimento no grupo de Eletroquímica e Materiais Carbonosos - LABEMAC/LAS/INPE. Serão estudados os compósitos trifásicos formados a partir de fibras de carbono (FC), diamante micro/nanocristalinos dopado com boro (DDB e DNDB e/ou modificados com prata/cobre - Ag/Cu), polianilina (PANI), grafeno (GR), óxido de titânio (TiO2) e carbono vítreo reticulado (CVR). Especificamente, os compósitos FC/DNDB/PANI, FC/GR/PANI, FC/DDB/TiO2, FC/GR/TiO2, CVR/DNDB/Ag e Ti/DNDN ou Ti/DDB serão utilizados, considerando estes eletrodos aplicados em processos de remoção/detecção de orgânicos, redução de inorgânicos bem com em dispositivos de conversão de energia (supercapacitores). Esses compósitos serão obtidos através das técnicas de deposição CVD (Chemical Vapor Deposition -filmes DDB e DNDB), técnicas químicas (PANI, GR) e técnicas eletroquímicas (eletrodeposição de GR, Ag e TiO2). No sentido de aumentar a abrangência e a qualidade desses estudos no grupo LABEMAC, os insumos FAPESP tem sido de fundamental importância. Considerando a infra-estrutura de equipamentos disponíveis em nossos laboratórios e que será descrita no decorrer desse Projeto, os recursos solicitados são para atender a demanda na aquisição de material permanente e de consumo que atendam as técnicas associadas ao desenvolvimento do Projeto. Considerando a grande demanda de equipamentos na equipe atualmente, objetiva-se prioritariamente recursos para a aquisição de uma câmara seca, um reator de polimerização, um rotoevaporador, uma lâmpada de xenônio para medidas Fotoeletroquímicas, um sistema de destilação de água com deionizador e uma fonte de tensão para reatores de crescimento de diamantes. Além disso, são solicitados os recursos para material de consumo e/ou serviços de que permita o desenvolvimento do trabalho proposto. (AU)

Publicações científicas

(7)

(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)

OISHI, SILVIA SIZUKA; COUTO, ANDREA BOLDARINI; BOTELHO, EDSON COCCHIERI; FERREIRA, NEIDENEI GOMES. Silver deposition optimization process on ultrananocrystalline diamond applied to nitrate reduction. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY, v. 42, n. 4, p. 640-647, FEB 10 2021. (16/13393-9, 14/27164-6, 17/10118-0)

ALMEIDA, DALVA A. L.; FERREIRA, NEIDENEI G.. Fabrication of binary composites from polyaniline deposits on carbon fibers heat treated at three different temperatures: Structural and electrochemical analyses for potential application in supercapacitors. Materials Chemistry and Physics, v. 239, JAN 1 2020. (16/13393-9)

PEREIRA, LANIA AUXILIADORA; DE LIMA ALMEIDA, DALVA ALVES; COUTO, ANDREA BOLDARINI; FERREIRA, NEIDENEI GOMES. Titanium dioxide/oxidized carbon fiber electrodes electrochemically produced and their influences on Brilliant Green dye degradation. Materials Research Bulletin, v. 122, FEB 2020. (16/13393-9, 17/10118-0)

ALMEIDA, D. A. L.; COUTO, A. B.; FERREIRA, N. G.. Flexible polyaniline/reduced graphene oxide/carbon fiber composites applied as electrodes for supercapacitors. Journal of Alloys and Compounds, v. 788, p. 453-460, JUN 5 2019. (16/13393-9)

TOLEDO, W. D.; COUTO, A. B.; ALMEIDA, D. A. L.; FERREIRA, N. G.. Facile synthesis of TiO2/rGO neatly electrodeposited on carbon fiber applied as ternary electrode for supercapacitor. MATERIALS RESEARCH EXPRESS, v. 6, n. 6, JUN 2019. (16/13393-9)

OISHI, SILVIA SIZUKA; SILVA, LILIAN MIEKO; BOTELHO, EDSON COCCHIERI; REZENDE, MIRABEL CERQUEIRA; ALVES CAIRO, CARLOS ALBERTO; FERREIRA, NEIDENEI GOMES. Influence of modified carbon substrate on boron doped ultrananocrystalline diamond deposition. MATERIALS RESEARCH EXPRESS, v. 5, n. 2, FEB 2018. (16/13393-9, 14/27164-6)

DA SILVA, LILIAN MIEKO; DE LIMA ALMEIDA, DAIVA ALVES; OISHI, SILVIA SIZUKA; COUTO, ANDREA BOLDARINI; FERREIRA, NEIDENEI GOMES. From electrode to device characterizations of polyaniline/micro and nanodiamond/carbon fiber as ternary composites applied as supercapacitor. Journal of Solid State Electrochemistry, v. 23, n. 6, p. 1871-1885, JUN 2019. (14/27164-6, 13/24396-0, 16/13393-9)