Bolsa 17/03640-1 - Energia elétrica, Armazenamento - BV FAPESP
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Desenvolvimento de protótipo de potente armazenador e fornecedor de energia

Processo: 17/03640-1
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Mestrado
Data de Início da vigência: 01 de abril de 2017
Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2018
Área de conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Sistemas Elétricos de Potência
Pesquisador responsável:Hudson Giovani Zanin
Beneficiário:Otavio Cristiano Vilas Boas
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):Energia elétrica   Armazenamento   Armazenamento de energia   Materiais   Dispositivos   Carbono
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:armazenamento | carbono | Dispositivo | energia | Fornecimento | materiais | Armazenamento e fornecimento de Energia

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. (AU)

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Publicações científicas
(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; 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, . (17/11958-1, 17/03371-0, 14/02163-7, 16/25082-8, 17/03640-1, 17/02634-8, 16/21941-6)
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, . (17/11958-1, 17/19222-4, 16/25082-8, 14/02163-7, 17/03640-1)
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, . (16/25082-8, 14/02163-7, 17/11958-1, 17/03640-1)
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
BOAS, Otavio Cristiano Vilas. Desenvolvimento de eletrodos de carvão ativado para aplicação em capacitores eletroquímicos de eletrólitos aquosos. 2019. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Campinas, SP.

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