Busca avançada
Ano de início
Entree

Desenvolvimento de pseudocapacitores a partir de compósitos de óxidos metálicos e carvão ativado

Processo: 18/20756-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2019
Vigência (Término): 30 de abril de 2022
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Materiais Elétricos
Pesquisador responsável:Hudson Giovani Zanin
Beneficiário:Willian Gonçalves Nunes
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):Armazenamento de energia   Energia   Energia renovável

Resumo

A fabricação de supercapacitores (SC) ou capacitores eletroquímicos (CE), os quais armazenam grande quantidade de energia de forma reversível e permitem sua rápida liberação para sistemas elétricos, é de suma importância na pesquisa de vanguarda, visto que estes dispositivos são elementos auxiliares essenciais para o uso em veículos elétricos modernos. Os SC/CE podem ser classificados conforme o tipo de processo responsável pela estocagem de energia: (i) capacitores eletroquímicos de dupla camada elétrica (EDLCs) baseados na carga/descarga da dupla camada elétrica formada na interface eléctrodo/eletrólito (processo não faradáico) e (ii) pseudocapacitores eletroquímicos (EPCs), baseados na pseudocapacitância oriunda das reações redox superficiais do estado sólido (processo faradáico). Normalmente, verifica-se que os EPCs, embora de custo de fabricação mais oneroso, exibem uma 'capacitância específica (F g-1)' superior quando comparados aos EDLCs. Neste contexto, o uso de materiais compósitos nanoestruturados constituídos de óxidos mistos contendo Ni e Co suportados sobre substratos de carbono altamente rugosos/porosos (e.g., feltro de carbono, nanotubos de carbono, etc.) pode resultar em materiais eletródicos com alto desempenho para o processo de armazenamento de energia. No presente estudo, os materiais eletródicos serão obtidos mediante eletrodeposição dos metais Ni e Co em meio aquoso, em diferentes proporções (razão Ni:Co), sobre diferentes substratos de carbono, seguido ou não do processo de tratamento térmico. Este processo de síntese visa a obtenção de estruturas nanométricas, como é o caso do espinélio NiCo2O4 com diferentes nanoarquiteturas, que propiciem numa elevada área eletroquimicamente ativa para o processo de armazenamento de energia. Os valores da 'capacitância específica', a simetria das curvas de carga/descarga, bem como a longevidade durante o processo de ciclagem (ciclos de carga/descarga) serão avaliados em eletrólitos alcalinos e também num 'eletrólito polimérico sólido' (membrana NafionÒ da DuPont), visando elucidar os aspectos fundamentais responsáveis pelo processo de estocagem de carga, ou seja, o comportamento da dupla camada elétrica na presença do fenômeno da pseudocapacitância. As propriedades dos materiais compósitos contendo carbono e óxidos de Ni e Co serão investigadas e comparadas usando-se diferentes técnicas de caracterização 'in situ' (eletroquímicas) e 'ex situ' (espectroscópicas), com especial ênfase ao uso da voltametria cíclica (VC) visando a determinação do Fator de Morfologia (j) e da Porosidade Eletroquímica (f). A Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) será utilizada como técnica complementar para investigar os comportamentos resistivos e capacitivos inerentes aos SC/CE, bem como técnicas de difração de raios-X diversão serão empregadas.