CINE - Divisão para Armazenamento de Energia Avançado

• Processo: 17/11958-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa Aplicada
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2023
• Área do conhecimento: Interdisciplinar
• Acordo de Cooperação: BG E&P Brasil (Grupo Shell)
• Pesquisador responsável: Rubens Maciel Filho
• Beneficiário: Rubens Maciel Filho
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: Campinas
• Empresa: BG E&P Brasil Ltda
• Município da Empresa: Rio de Janeiro
• Pesquisadores principais: Antonio Riul Júnior ; Hudson Giovani Zanin
• Pesquisadores associados: André Luiz Jardini Munhoz ; Gustavo Doubek ; Hudson Giovani Zanin ; Maria Ingrid Rocha Barbosa Schiavon
• Auxílio(s) vinculado(s): 21/14442-1 - EMU concedido no processo 2017/11958-1: TGA, AP.EMU; 19/04866-9 - EMU concedido no processo 2017/11958-1: XPS para caracterização química de superfície, AP.EMU; 19/04863-0 - EMU concedido no processo 2017/11958-1 microscópio eletrônico de varredura de alta ressolução FEG-SEM, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/09387-1 - Caracterização in-situ de eletrodos de baterias de lítio-íon e lítio-enxofre por espectroscopia FTIR e Raman, BP.DR; 22/02222-0 - Desenvolvimento de protótipos pouch cells de baterias de lítio-enxofre (Li-S) em estado sólido-líquido com alta estabilidade e avançada escala de maturidade tecnológica, BP.DR; 22/02235-4 - Desenvolvimento de células a combustível de óxido sólido e reformador de etanol, BP.MS; + mais bolsas vinculadas 20/14968-0 - Caracterização em modo de operação de eletrodos e eletrólitos em sistemas de armazenamento de energia de potência: análise de gases residuais em diferentes montagens de células e condições de abuso, BP.MS; 20/05626-9 - Controle e impacto da umidade em solventes usados no preparo de eletrólitos de baterias Li-O2, BP.IC; 18/16663-2 - Projeto otimizado de eletrodos porosos para baterias de Li-ar usando nanotubos de carbono funcionalizados, BP.DR - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Supercapacitores Armazenamento de energia Energia renovável Baterias
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: battery | energy | Storage | Supercapacitor | Energy
• Publicação FAPESP: https://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/fapesp_uk_FukX9vc_166_166.pdf

Resumo

Em 2050, espera-se que a eletricidade mude de 18 para 50% da matriz energética mundial, as fontes de energia renováveis se expandirão quatro vezes da atual capacidade instalada, mas as emissões de CO2 devem ser metade do valor de hoje. Nesse cenário, é imperativo construir novas soluções para o armazenamento de energia que ainda não estão disponíveis hoje e que podem lidar com as demandas previstas. Além disso, o aumento mundial de dispositivos eletrônicos portáteis e portáteis incentiva pesquisas em dispositivos de armazenamento e fornecimento de energia de baixo custo, flexibilidade, peso leve e ambientalmente amigáveis. A fim de efetivamente armazenar e fornecer energia, o avanço da tecnologia de bateria e o supercapacitor é vital para torná-los economicamente mais viáveis para aplicações de comunicações a transporte. A capacidade desses dispositivos em armazenar e redistribuir energia de forma eficaz e eficiente é altamente dependente da engenharia de suas construções e química das interfaces eletrodos / eletrólitos. A alta área de superfície, os eletrodos quimicamente estáveis e o conhecimento da interface de eletrodo / eletrólito são cruciais para baterias e supercondensadores. A fim de ter informações sobre a operação e desenvolver materiais novos e mais eficientes e eletrólitos para dispositivos, uma compreensão química e estrutural abrangente dos fenômenos da interface é fundamental. Neste projeto, buscamos nuclear um Centro de Armazenamento de Energia Avançado, onde vamos estudar baterias e supercapacitores de última geração em condições dinâmicas por espectroscopias Raman e FTIR e raios-X de sincrotron de alta intensidade. Raman e FTIR serão realizados usando fibras ópticas, acoplando célula a espectrômetros, permitindo monitorar as reações durante a carga e descarga de um dispositivo. A difracção de raios-X com alta resolução e tempo resolvido será realizada na linha Sirius do LNLS. As técnicas in situ serão desenvolvidas para condições operando para abordar fenômenos interfaciais fundamentais que poderiam ser vinculados com cálculos multiescala e simulações dinâmicas. Esta ferramenta adaptada funcionará em sinergia com a nova síntese de materiais com base em eletrodos de carbono de alta superfície e rápida transferência de carga. O centro também contará com uma forte integração de seus parceiros no Brasil e no exterior para criar uma melhor compreensão da química e engenharia para os dispositivos. O Centro tratará adequadamente da formação de recursos humanos, da transferência de tecnologia e a divulgação de educação e conhecimento seguindo a proposta previamente acordada com nosso HUB situado no LNNano / CNPEM. (AU)

Publicações científicas

(75)

(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)

CARVALHO, VICTOR S.; MIRANDA, ANDRE N.; NUNES, WILLIAN G.; COSTA, LENON H.; PASCON, ALINE M.; RODELLA, CRISTIANE B.; ZANIN, HUDSON; DOUBEK, GUSTAVO. Radially ordered carbon nanotubes performance for Li-O-2 batteries: Pre- treatment influence on capacity and discharge products. CATALYSIS TODAY, v. 348, n. SI, p. 299-306, MAY 15 2020. (17/11958-1)

DA SILVA, DEBORA A. C.; PAULISTA NETO, ANTENOR J.; PASCON, ALINE M.; FILETI, EUDES E.; FONSECA, LEONARDO R. C.; ZANIN, HUDSON G.. Exploring doped or vacancy-modified graphene-based electrodes for applications in asymmetric supercapacitors. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 7, p. 3906-3913, FEB 21 2020. (17/11631-2, 17/11958-1)

VICENTINI, RAFAEL; BERALDO, RENATO; AGUIAR, JOAO PEDRO; OLIVEIRA, FRANCISCA ELENICE; RUFINO, FERNANDO CESAR; GONZALEZ LARRUDE, DUNIESKYS ROBERTO; DA SILVA, LEONARDO MORAIS; ZANIN, HUDSON. Niobium pentoxide nanoparticles decorated graphene as electrode material in aqueous-based supercapacitors: Accurate determination of the working voltage window and the analysis of the distributed capacitance in the time domain. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 44, n. B, DEC 15 2021. (17/11958-1, 14/02163-7)

REAL, CARLA G.; VICENTINI, RAFAEL; NUNES, WILLIAN G.; PASCON, ALINE M.; CAMPOS, FEIK AMIL; DA SILVA, LEONARDO M.; FREITAS, RENATO GARCIA; ZANIN, HUDSON. Analyses of dispersive effects and the distributed capacitance in the time and frequency domains of activated carbon nanofiber electrodes as symmetric supercapacitors. Electrochimica Acta, v. 402, JAN 10 2022. (14/02163-7, 17/11958-1)

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VICENTINI, RAFAEL; DA SILVA, LEONARDO M.; FRANCO, DEBORA V.; NUNES, WILLIAN G.; FIATES, JULIANE; DOUBEK, GUSTAVO; FRANCO, LUIS F. M.; FREITAS, RENATO G.; FANTINI, CRISTIANO; ZANIN, HUDSON. Raman probing carbon & aqueous electrolytes interfaces and molecular dynamics simulations towards understanding electrochemical properties under polarization conditions in supercapacitors. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 60, p. 279-292, SEP 2021. (17/11958-1, 18/02713-8, 16/25082-8, 14/02163-7, 18/20756-6)

NUNES, WILLIAN G.; PIRES, BRUNO M.; THAINES, ERICSON H. N. S.; PEREIRA, GABRIEL M. A.; DA SILVA, LEONARDO M.; FREITAS, RENATO G.; ZANIN, HUDSON. Operando Raman spectroelectrochemical study of polyaniline degradation: A joint experimental and theoretical analysis. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 55, p. 12-pg., 2022-10-07. (17/11958-1, 14/02163-7, 18/20756-6)

DA SILVA, LEONARDO M.; CESAR, REINALDO; MOREIRA, CASSIO M. R.; SANTOS, JEFERSON H. M.; DE SOUZA, LINDOMAR G.; PIRES, BRUNO MORANDI; VICENTINI, RAFAEL; NUNES, WILLIAN; ZANIN, HUDSON. Reviewing the fundamentals of supercapacitors and the difficulties involving the analysis of the electrochemical findings obtained for porous electrode materials. ENERGY STORAGE MATERIALS, v. 27, p. 555-590, MAY 2020. (17/11958-1, 14/02163-7)

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VICENTINI, RAFAEL; COSTA, LENON HENRIQUE; NUNES, WILLIAN; BOAS, OTAVIO VILAS; SOARES, DAVI MARCELO; ALVES, THAYANE ALMEIDA; REAL, CARLA; BUENO, CAROLINE; PETERLEVITZ, ALFREDO CARLOS; ZANIN, HUDSON. Direct growth of mesoporous Carbon on aluminum foil for supercapacitors devices. JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS, v. 29, n. 12, p. 10573-10582, JUN 2018. (17/11958-1, 17/03371-0, 14/02163-7, 16/25082-8, 17/03640-1, 17/02634-8, 16/21941-6)

AMARAL, MURILO M.; PINZON, MANUEL J. C.; PETERLEVITZ, ALFREDO C.; RUFINO JUNIOR, CARLOS A.; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. Robust, freestanding, and bendable multi-walled carbon nanotube buckypapers as electrode materials for quasi-solid-state potassium-ion supercapacitors. DIAMOND AND RELATED MATERIALS, v. 115, MAY 2021. (17/11958-1, 14/02163-7)

C. DA SILVA, DEBORA A.; PINZON C., MANUEL J.; MESSIAS, ANDRESA; FILETI, EUDES E.; PASCON, ALINE; FRANCO, DEBORA V.; DA SILVA, LEONARDO MORAIS; ZANIN, HUDSON G.. Effect of conductivity, viscosity, and density of water-in-salt electrolytes on the electrochemical behavior of supercapacitors: molecular dynamics simulations and in situ characterization studies. MATERIALS ADVANCES, NOV 2021. (14/02163-7, 17/11958-1)

PIRES, BRUNO MORANDI; NUNES, WILLIAN GONCALVES; FREITAS, BRUNO GUILHERME; OLIVEIRA, FRANCISCA ELENICE RODRIGUES; KATIC, VERA; RODELLA, CRISTIANE BARBIERI; DA SILVA, LEONARDO MORAIS; ZANIN, HUDSON. Characterization of porous cobalt hexacyanoferrate and activated carbon electrodes under dynamic polarization conditions in a sodium-ion pseudocapacitor. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 54, p. 53-62, MAR 2021. (17/11958-1, 14/02163-7, 18/20756-6)

DE MIRANDA, ANDRE NAVARRO; NUNES, WILLIAN GONSALVES; MASCHIO, LEANDRO JOSE; PEREIRA, LUIS GUSTAVO FERRONI; OKAMOTO, SAYURI; VIEIRA, RICARDO; DOUBEK, GUSTAVO. Conversion of Co-Mn-Al hydrotalcites in highly active spinel-type catalysts for peroxide decomposition. CATALYSIS TODAY, v. 397, p. 10-pg., 2022-08-01. (18/20756-6, 17/11958-1)

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NUNES, WILLIAN G.; VICENTINI, RAFAEL; FREITAS, BRUNO G. A.; OLIVEIRA, FRANCISCA E. R.; PASCON MARQUE, ALINE M.; MACIEL FILHO, RUBENS; DOUBEK, GUSTAVO; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. Pseudo-capacitive behavior of multi-walled carbon nanotubes decorated with nickel and manganese (hydr)oxides nanoparticles. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 31, OCT 2020. (16/25082-8, 14/02163-7, 17/11958-1, 18/20756-6)

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RUFINO JUNIOR, CARLOS ANTONIO; SANSEVERINO, ELEONORA RIVA; GALLO, PIERLUIGI; KOCH, DANIEL; KOTAK, YASH; SCHWEIGER, HANS -GEORG; ZANIN, HUDSON. Towards a business model for second-life batteries-barriers, opportunities, uncertainties, and technologies. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 78, p. 19-pg., 2023-01-20. (17/11958-1, 18/20756-6, 14/02163-7)

MOURA, WALLACE DE JESUS; BATISTA, ISABELLA CAMPOS; DE SOUSA, LINDOMAR GOMES; FRANCO, DEBORA VILELA; VICENTINI, RAFAEL; VENANCIO, RAISSA; ZANIN, HUDSON; DA SILVA, LEONARDO MORAIS. Development of new cathode materials for all-iron redox flow batteries using hard carbon-based composites containing niobium pentoxide. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 973, p. 13-pg., 2024-10-08. (16/08645-9, 17/11958-1, 17/11986-5, 14/02163-7)

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SANTOS, ERICK A.; AMARAL, MURILO M.; DAMASCENO, BARBARA S.; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON G.; WEKER, JOHANNA N.; RODELLA, CRISTIANE B.. Advanced in situ/operando characterizations of lithium-sulfur batteries: A sine qua non. NANO ENERGY, v. 130, p. 37-pg., 2024-08-14. (22/02222-0, 17/11958-1, 21/09387-1, 24/01031-1, 17/11986-5)

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FREITAS, BRUNO; NUNES, WILLIAN G.; SOARES, DAVI MARCELO; RUFINO, FERNANDO C.; MOREIRA, CASSIO MURILO; DA SILVA, LEONARDO MORAIS; ZANIN, HUDSON. Robust, flexible, freestanding and high surface area activated carbon and multi-walled carbon nanotubes composite material with outstanding electrode properties for aqueous-based supercapacitors. MATERIALS ADVANCES, v. 2, n. 13, p. 13-pg., 2021-03-30. (17/11958-1, 14/02163-7, 18/20756-6)

POLICANO, MARTIM CHIQUETTO; ANCHIETA, CHAYENE GONCALVES; DE MORAIS NEPEL, THAYANE CARPANEDO; MAIA, FRANCISCO CARLOS BARBOSA; FILHO MACIEL, RUBENS; DOUBEK, GUSTAVO. The Double-Edged Effect of Water on Li-O-2 Aprotic Batteries. Journal of the Electrochemical Society, v. 170, n. 4, p. 11-pg., 2023-04-01. (17/11958-1)

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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., 2025-12-01. (17/11986-5, 17/11958-1, 23/17560-0)

ANTUNES, FABIO C.; DE OLIVEIRA, JOAO P. J.; DE ABREU, RICARDO S.; DIAS, THIAGO; BRANDAO, BRUNO B. N. S.; GONCALVES, JOSUE M.; RIBEIRO, JOSIMAR; HUNT, JULIAN; ZANIN, HUDSON; DOUBEK, GUSTAVO. Reviewing metal supported solid oxide fuel cells for efficient electricity generation with biofuels for mobility. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 103, p. 48-pg., 2024-12-24. (17/11958-1, 17/11986-5, 14/02163-7, 22/02235-4)

FREITAS, BRUNO; NUNES, WILLIAN G.; SOARES, DAVI MARCELO; RUFINO, FERNANDO C.; MOREIRA, CASSIO MURILO; DA SILVA, LEONARDO MORAIS; ZANIN, HUDSON. Robust, flexible, freestanding and high surface area activated carbon and multi-walled carbon nanotubes composite material with outstanding electrode properties for aqueous-based supercapacitors. MATERIALS ADVANCES, MAR 2021. (18/20756-6, 17/11958-1, 14/02163-7)

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VICENTINI, RAFAEL; NUNES, WILLIAN; FREITAS, BRUNO G. A.; DA SILVA, LEONARDO M.; SOARES, DAVI MARCELO; CESAR, REINALDO; RODELLA, CRISTIANE B.; ZANIN, HUDSON. Niobium pentoxide nanoparticles @ multi-walled carbon nanotubes and activated carbon composite material as electrodes for electrochemical capacitors. ENERGY STORAGE MATERIALS, v. 22, p. 311-322, NOV 2019. (17/11958-1, 14/02163-7)

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