Busca avançada
Ano de início
Entree

Desenvolvimento de protótipo armazenador e fornecedor de energia

Processo: 16/25082-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2017
Vigência (Término): 31 de março de 2018
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Sistemas Elétricos de Potência
Pesquisador responsável:Hudson Giovani Zanin
Beneficiário:Lenon Henrique da Costa
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/02163-7 - Desenvolvimento de dispositivos supercapacitores a partir de grafenos, nanotubos de carbono e diamantes, AP.JP
Assunto(s):Materiais   Armazenamento   Dispositivos   Energia   Carbono

Resumo

Um dos maiores problemas mundiais da atualidade é o manejo de Energia Elétrica. Sistemas eólico e solar desconectados da rede (off-grid), veículos elétricos, equipamentos hospitalares (desfibriladores), dispositivos tecnológicos portáteis e muitos outros estão aguardando o melhor desenvolvimento e o subsequente menor custo de sistemas limpos de armazenamento e fornecimento de Energia. As baterias recarregáveis já trouxeram uma revolução na mobilidade e comunicação urbana, mas ainda estão aquém do necessário, pois levam um grande período de tempo para carregar e podem explodir se exigidas em demasia. Por isso, a questão é muito importante e sua solução atenderá um amplo mercado com grandes ganho potencial. Dentro deste viés, este projeto propõe o desenvolvimento de um protótipo de um potente armazenador e fornecedor de Energia. Visando a redução do tempo de recarga, nosso dispositivo será um híbrido entre supercapacitor e bateria recarregável. As baterias recarregáveis funcionam através processos Faradáico e apresentam maior capacidade de armazenamento, contudo, são limitadas pelo tempo das suas reações químicas, inerentes ao seu processo redox de funcionamento. Devido a esta problemática, os supercapacitores são ideais para complementar as baterias quando se deseja realizar processos rápidos de armazenamento e fornecimento de Energia, pois funcionam através de processo não Faradáico de dupla camada de Stern na interface eletrodo/eletrólito. Tal processo é imediato e não destrutivo, permitindo que o dispositivo tenha uma vida útil prolongada. Além disso, a capacitância e a Energia armazenada são diretamente proporcionais a sua área eletroquimicamente ativa, o que justifica serem construídos a partir de nanomateriais porosos. Visando justamente a utilização das vantagens de ambas as tecnologias, neste trabalho desenvolveremos materiais porosos como nanotubos de carbono verticalmente alinhados, grafenos e diamantes. Tais materiais serão depositados sobre folha de alumínio e servirão como eletrodos para o dispositivo. Serão estudados extensivamente as hibridizações do carbono, a formação de defeito nas paredes, a funcionalização da superfície por técnicas de espectroscopia Raman, transformada de Fourier, Raios-X e por técnicas microscopia de transmissão, varredura e força atômica. Além do estudo do material, estudaremos o conceito da célula considerando espessura dos filmes, tipo de membrana mesoporosa, tipo de eletrólito e tipo de componente pseudocapacitivo a ser considerado. No último caso, serão estudados como casar os tempos entre os processos Faradáicos e não-Faradáicos e como produzir dispositivo sanduíche supercapacitor/bateria. Os primeiros protótipos serão montados em célula tipo moeda antes de sua expansão para dispositivo em maior escala, que é o compromisso deste projeto.

Publicações científicas (6)
(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)
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: 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.
NUNES, WILLIAN G.; DA SILVA, LEONARDO M.; VICENTINI, RAFAEL; FREITAS, BRUNO G. A.; COSTA, LENON H.; PASCON, ALINE M.; ZANIN, HUDSON. Nickel oxide nanoparticles supported onto oriented multi-walled carbon nanotube as electrodes for electrochemical capacitors. Electrochimica Acta, v. 298, p. 468-483, MAR 1 2019. Citações Web of Science: 3.
VICENTINI, RAFAEL; NUNES, WILLIAN GONCALVES; COSTA, LENON HENRIQUE; PASCON, ALINE; DA SILVA, LEONARDO MORAIS; BALDAN, MAURICIO; ZANIN, HUDSON. Environmentally Friendly Functionalization of Porous Carbon Electrodes for Aqueous-Based Electrochemical Capacitors. IEEE TRANSACTIONS ON NANOTECHNOLOGY, v. 18, p. 73-82, 2019. Citações Web of Science: 1.
NUNES, WILLIAN G.; VICENTINI, RAFAEL; DA SILVA, LEONARDO M.; COSTA, LENON H.; TADEU, THAIS; ZANIN, HUDSON. Surface and Electrochemical Properties of Radially Oriented Multiwalled Carbon Nanotubes Grown on Stainless Steel Mesh. Journal of the Electrochemical Society, v. 165, n. 16, p. A3684-A3696, DEC 1 2018. Citações Web of Science: 2.
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.

Por favor, reporte erros na lista de publicações científicas escrevendo para: cdi@fapesp.br.