Design computacional de nano e meso estruturas para tecnologias em energia e meio-ambiente

• Processo: 10/00440-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2010
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2014
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Caetano Rodrigues Miranda
• Beneficiário: Aline Olimpio Pereira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Diagrama de fases Cálculos de primeiros princípios Baterias de lítio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Armazenamento e produção de Hidrogênio | Baterias de lítio | Cálculos de primeiros princípios | Diagrama de Fases | mesoestruturas | Nanoestruturas inorgânicas | Propriedades Térmicas da Matéria Condensada

Resumo

O objetivo deste projeto é densenvolver e aplicar métodos da ciência computacional dos materiais, mediante simulações moleculares, afim de determinar e prever propriedades críticas de materiais em escala nanométrica. Visamos aplicar esses estudos no desenvolvimento de tecnologias em energia, particurlamente, para o caso de baterias e produção e amarzenamento de hidrogênio. A partir do entendimento dos mecanismos de adsorção/extração e da caracterização das propriedades físicas dos materiais nanoestruturados, será possível explorar e avaliar o uso de tais sistemas para tecnologias em energia. Aplicaremos técnicas de caracterização e otimização via cálculos de primeiros princípios para efeito de determinação das propriedades energéticas, cinéticas e termodinâmicas de materiais nanoestruturados para armazenamento de energia. Empregaremos também, técnicas de dinâmica molecular baseadas em coarse-grained para investigar os fenômenos cinéticos. O foco principal deste projeto será a determinação do diagrama de fases de nanoligas de Li e de mesoestruturas de SiO2. Estudaremos a cinética e os mecanismos microscópicos de difusão e inserção/extração de Li e Mg em nanoestruturas, e de H2 e CO2 em sistemas à base de sílica. Através desses estudos esperamos obter uma compreensível e necessária descrição atomística dos mecanismos, rotas e mudanças de fase envolvendo materiais em escala nanométrica para baterias baseadas em Li e nos processos de armazenamento e produção de hidrogênio. O conhecimento adquirido neste projeto representará uma contribuição fundamental na compreensão dos diagramas de fase em escala nanométrica. Ao mesmo tempo, este também representará um importante avanço para tecnologias em energia e meio-ambiente.