CINE - Divisão para Armazenamento de Energia Avançado

• Processo: 17/11958-1
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Centros de Pesquisa em Engenharia
• Vigência: 01 de agosto de 2018 - 31 de julho de 2023
• Área do conhecimento: Interdisciplinar
• Convênio/Acordo: 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
• Empresa: BG E&P Brasil Ltda
• Pesquisadores principais: Antonio Riul Júnior ; Hudson Giovani Zanin
• Pesq. associados: André Luiz Jardini Munhoz ; Gustavo Doubek ; Hudson Giovani Zanin ; Maria Ingrid Rocha Barbosa Schiavon
• Auxílios(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): 22/02235-4 - Desenvolvimento de células a combustível de óxido sólido e reformador de etanol, BP.MS; 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
• Assunto(s): Supercapacitores Armazenamento de energia Energia renovável Baterias
• 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

(31)

(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)

PAULISTA NETO, ANTENOR J.; DA SILVA, DEBORA A. C.; GONCALVES, VANESSA A.; ZANIN, HUDSON; FREITAS, RENATO G.; FILETI, EUDES E. An evaluation of the capacitive behavior of supercapacitors as a function of the radius of cations using simulations with a constant potential method. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 24, n. 5, p. 3280-3288, FEB 2 2022. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 0.

VICENTINI, RAFAEL; VENANCIO, RAISSA; NUNES, WILLIAN; DA SILVA, LEONARDO MORAIS; ZANIN, HUDSON. ew Insights on the Sodium Water-in-Salt Electrolyte and Carbon Electrode Interface from Electrochemistry and Operando Raman Studie. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 13, n. 51 DEC 2021. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 1.

ALEXANDRELI, MURILO; BROCCHI, CESAR B.; SOARES, DAVI MARCELO; NUNES, WILLIAN G.; FREITAS, BRUNO G.; DE OLIVEIRA, FRANCISCA E. R.; ARANHA SCHIAVO, LUIZ EDUARDO CAMARGO; PETERLEVITZ, ALFREDO C.; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. Pseudocapacitive behaviour of iron oxides supported on carbon nanofibers as a composite electrode material for aqueous-based supercapacitors. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 42, OCT 2021. Citações Web of Science: 1.

NEPEL, THAYANE C. M.; ANCHIETA, CHAYENE G.; CREMASCO, LETICIA F.; SOUSA, BIANCA P.; MIRANDA, ANDRE N.; OLIVEIRA, LORRANE C. C. B.; FRANCISCO, BRUNO A. B.; JULIO, JULIA P. DE O.; MAIA, FRANCISCO C. B.; FREITAS, RAUL O.; RODELLA, CRISTIANE B.; FILHO, RUBENS M.; DOUBEK, GUSTAVO. In Situ Infrared Micro and Nanospectroscopy for Discharge Chemical Composition Investigation of Non-Aqueous Lithium-Air Cells. ADVANCED ENERGY MATERIALS, v. 11, n. 45 OCT 2021. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 7.

VICENTINI, RAFAEL; AGUIAR, JOAO PEDRO; BERALDO, RENATO; VENANCIO, RAISSA; RUFINO, FERNANDO; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. Ragone Plots for Electrochemical Double-Layer Capacitors. BATTERIES & SUPERCAPS, v. 4, n. 8, p. 1291-1303, AUG 2021. Citações Web of Science: 0.

NUNES, WILLIAN G.; MIRANDA, ANDRE N.; FREITAS, BRUNO; VICENTINI, RAFAEL; OLIVEIRA, ALINE C.; DOUBEK, GUSTAVO; FREITAS, RENATO G.; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. Charge-storage mechanism of highly defective NiO nanostructures on carbon nanofibers in electrochemical supercapacitors. NANOSCALE, v. 13, n. 21, p. 9590-9605, JUN 7 2021. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 0.

CREMASCO, LETICIA F.; ANCHIETA, CHAYENE G.; NEPEL, THAYANE C. M.; MIRANDA, ANDRE N.; SOUSA, BIANCA P.; RODELLA, CRISTIANE B.; FILHO, RUBENS M.; DOUBEK, GUSTAVO. Operando Synchrotron XRD of Bromide Mediated Li-O-2 Battery. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 13, n. 11, p. 13123-13131, MAR 24 2021. Citações Web of Science: 0.

DA SILVA, DEBORA A. C.; PAULISTA NETO, ANTENOR J.; PASCON, ALINE M.; FILETI, EUDES E.; FONSECA, LEONARDO R. C.; ZANIN, HUDSON G. Combined Density Functional Theory and Molecular Dynamics Simulations To Investigate the Effects of Quantum and Double-Layer Capacitances in Functionalized Graphene as the Electrode Material of Aqueous-Based Supercapacitors. Journal of Physical Chemistry C, v. 125, n. 10, p. 5518-5524, MAR 18 2021. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 0.

VICENTINI, RAFAEL; NUNES, WILLIAN G.; DA COSTA, LENON H.; DA SILVA, LEONARDO M.; FREITAS, BRUNO; PASCON, ALINE M.; VILAS-BOAS, OTAVIO; ZANIN, HUDSON. Multi-walled carbon nanotubes and activated carbon composite material as electrodes for electrochemical capacitors. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 33, JAN 2021. Citações Web of Science: 2.

NUNES, WILLIAN G.; FREITAS, BRUNO G. A.; BERALDO, RENATO M.; MACIEL FILHO, RUBENS; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. A rational experimental approach to identify correctly the working voltage window of aqueous-based supercapacitors. SCIENTIFIC REPORTS, v. 10, n. 1 NOV 5 2020. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 2.

FIATES, JULIANE; ZHANG, YONG; FRANCO, LUIS F. M.; MAGINN, EDWARD J.; DOUBEK, GUSTAVO. Impact of anion shape on Li+ solvation and on transport properties for lithium-air batteries: a molecular dynamics study. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 28, p. 15842-15852, JUL 28 2020. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 0.

NUNES, WILLIAN G.; PIRES, BRUNO M.; DE OLIVEIRA, FRANCISCA E. R.; DE MARQUE, ALINE M. P.; CREMASCO, LETICIA F.; VICENTINI, RAFAEL; DOUBEK, GUSTAVO; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. Study of the aging process of nanostructured porous carbon-based electrodes in electrochemical capacitors filled with aqueous or organic electrolytes. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 28, APR 2020. Citações Web of Science: 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. Citações Web of Science: 9.

SOARES, DAVI M.; VICENTINI, RAFAEL; PETERLEVITZ, ALFREDO C.; RODELLA, CRISTIANE B.; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. Tungsten oxide and carbide composite synthesized by hot filament chemical deposition as electrodes in aqueous-based electrochemical capacitors. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 26, DEC 2019. Citações Web of Science: 4.

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. Citações Web of Science: 0.

ZAMBIANCO, NAIARA ALANA; SILVA, TIAGO ALMEIDA; ZANIN, HUDSON; FATIBELLO-FILHO, ORLANDO; JANEGITZ, BRUNO CAMPOS. Novel electrochemical sensor based on nanodiamonds and manioc starch for detection of diquat in environmental samples. DIAMOND AND RELATED MATERIALS, v. 98, OCT 2019. Citações Web of Science: 0.

VICENTINI, RAFAEL; SOARES, DAVI MARCELO; NUNES, WILLIAN; FREITAS, BRUNO; COSTA, LENON; DA SILVA, LEONARDO M.; ZANIN, HUDSON. Core-niobium pentoxide carbon-shell nanoparticles decorating multiwalled carbon nanotubes as electrode for electrochemical capacitors. Journal of Power Sources, v. 434, SEP 15 2019. Citações Web of Science: 0.

VICENTINI, RAFAEL; NUNES, WILLIAN G.; COSTA, LENON H.; DA SILVA, LEONARDO M.; PASCON, ALINE; JACKSON, PALOMA; DOUBEK, GUSTAVO; ZANIN, HUDSON. Highly stable nickel-aluminum alloy current collectors and highly defective multi-walled carbon nanotubes active material for neutral aqueous-based electrochemical capacitors. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 23, p. 116-127, JUN 2019. Citações Web of Science: 2.

LI, JINYANG; DOUBEK, GUSTAVO; MCMILLON-BROWN, LYNDSEY; TAYLOR, ANDRE D. Recent Advances in Metallic Glass Nanostructures: Synthesis Strategies and Electrocatalytic Applications. Advanced Materials, v. 31, n. 7 FEB 15 2019. Citações Web of Science: 3.

TELES, JOSE J. S.; FARIA, EMANUEL R.; SANTOS, JEFERSON H. M.; DE SOUSA, LINDOMAR G.; FRANCO, DEBORA V.; NUNES, WILLIAN G.; ZANIN, HUDSON; DA SILVA, LEONARDO M. Supercapacitive properties, anomalous diffusion, and porous behavior of nanostructured mixed metal oxides containing Sn, Ru, and Ir. Electrochimica Acta, v. 295, p. 302-315, FEB 1 2019. Citações Web of Science: 0.

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. Citações Web of Science: 6.