| Processo: | 17/19222-4 |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |
| Vigência (Início): | 01 de abril de 2018 |
| Vigência (Término): | 31 de janeiro de 2022 |
| Área do conhecimento: | Engenharias - Engenharia Elétrica |
| 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): | Supercapacitores Energia elétrica Carbono Espectroscopia Raman |
| Palavra(s)-Chave do Pesquisador: | carbono | Raman | supercapacitores | supercapacitores |
Resumo Este projeto propõe o desenvolvimento de dispositivo armazenador e fornecedor de energia elétrica bem como de uma metodologia para estudar estes dispositivos in situ. Os dispositivos de maior interesse serão os supercapacitores, que têm características ideais para complementar as baterias quando se deseja realizar processos rápidos de carga e descarga de energia elétrica. A capacitância destes dispositivos afeta energia e potência de armazenamento e entrega e esta capacitância é proporcional a sua área eletroquimicamente ativa, o que justifica estudos de preparação de materiais altamente porosos para maior armazenamento e fornecimento de energia. É sabido que os eletrodos são o coração deste tipo de dispositivo e dentre os materiais mais promissores estão os a base de carbono por serem excelentes condutores, quimicamente ativos e estáveis em diferentes eletrólitos. Por isso, neste projeto serão desenvolvidos estes nanomateriais a base de carbono em diferentes alotropias (fulerenos 0D, nanotubos de carbono 1D, grafenos 2D e diamantes 3D) sobre diferentes tipos de coletores (Al, Cu, AISI, Nb etc). Tais materiais passarão por processos de funcionalização por plasma (oxigênio, amônia, nitrogênio etc), consolidando uma ampla faixa de eletrodos. Os estudos de caracterização destes materiais serão realizados por técnicas de espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e por técnicas de microscopia de transmissão (TEM), varredura (SEM) e força atômica (AFM). O dispositivo será estudado considerando: (i) a espessura dos materiais a base de carbono depositado sobre o eletrodo; (ii) o tipo de membrana mesoporosa; (iii) o tipo de eletrólito; (iv) e o tipo de componente pseudocapacitivo a ser utilizado. Neste último caso, serão estudados como casar os tempos entre os processos faradáicos e não-faradáicos e a viabilidade de um dispositivo híbrido. O dispositivo será consolidado encapsulando eletrodos em diferentes formatos de célula eletroquímica do tipo moeda (coin cell) e bolsa (pounch). Para cada tipo de célula haverá um estudo comparativo de diferentes tipos de eletrólitos e o efeito da temperatura sobre eles. Além disso, será desenvolvido uma célula eletroquímica para estudados sob condições dinâmicas de operação (in situ) por espectroscopia Raman. Estes estudos visam o melhor entendimento do processo de formação da dupla camada elétrica de supercapacitores e identificar mudanças de natureza físico-química em suas interfaces durante sua operação. Ao final é esperada uma visão bastante aprofundada sobre o funcionamento destes dispositivos bem como a consolidação de alguns tipos de protótipos para diferentes aplicações. (AU) | |
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