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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):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):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  Fontes renováveis de energia  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)

Matéria(s) publicada(s) no Pesquisa para Inovação FAPESP sobre o auxílio:
FAPESP e Shell planejam lançar Centro de Inovação Offshore 
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Publicações científicas (25)
(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)
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: 2.
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.
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, JUN 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.

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