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Desenvolvimento de supercapacitores de nanotubos de carbono para aplicações em baterias de chumbo-ácido

Processo: 19/08473-1
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de agosto de 2019
Situação:Interrompido
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Evaldo Jose Corat
Beneficiário:Camila Alves Escanio
Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:12/15857-1 - Estudos científicos e aplicações inovadoras em diamante-CVD, Diamond-Like Carbon (DLC) e carbono nanoestruturado, obtidos por deposição química na fase vapor, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):22/10542-4 - Bateria chumbo-ácido: materiais de carbono como alternativa para uso como coletores de corrente, BE.EP.DD
Assunto(s):Supercapacitores   Carbono   Nanotubos de carbono   Baterias   Chumbo   Molhabilidade
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Bateria de chumbo-ácido | Eletroquímica | Grafeno | nanotubos de carbono | supercapacitores | Supercapacitores a base de Carbono

Resumo

O desenvolvimento de sistemas eficientes de armazenamento de energia capazes de atender as demandas de novas aplicações, tais como: veículos elétricos e armazenamento de energias renováveis, tem ganhado um grande foco em todo o mundo. Nesse contexto, as baterias do tipo chumbo-ácido são muito visadas por apresentarem ótima relação custo-benefício e alta sustentabilidade, tendo em vista que representam o único sistema de armazenamento de energia quase totalmente reciclável. Paralelamente, as baterias de chumbo-ácido são muito cotadas para a indústria aeronáutica por apresentarem maior segurança comparada às baterias de íon-lítio, que, apesar de possuírem um bom desempenho, em elevadas temperaturas podem ocasionar incêndios, o que é agravado pela inflamabilidade do material. Contudo, essas baterias apresentam algumas limitações como efeitos de sulfatação e baixa aceitação de carga dinâmica, provocadas pelos altos ciclos de carga e descarga. Buscando minimizar ou solucionar os inconvenientes desse sistema, diferentes formas de carbono são estudadas como aditivos em materiais da placa negativa com o intuito de melhorar a eficiência e proporcionar uma maior durabilidade da bateria quando utilizada em condições de PSoC (Partial State of Charge). A proposta desse projeto é a deposição de nanotubos de carbono e/ou grafeno sobre um substrato grafítico com posterior funcionalização em plasma de oxigênio/nitrogênio visando melhorar a molhabilidade dos nanotubos, e adicionar grupos funcionais que possam modular a inibição do fenômeno de evolução de hidrogênio nos potenciais da bateria. Por fim, será realizada a deposição de material de chumbo, a fim de obter ganho na área superficial do material bem como aumento da capacitância e disponibilidade reativa. O estudo prevê estudos básicos em células eletroquímicas de 3 e 2 eletrodos e a construção de protótipos de baterias para testes comparativos. (AU)

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