Superfícies de carbono para aplicação em baterias orgânicas: propriedades estruturais da interface hidrogel/eletrólito/eletrodo

• Processo: 19/21089-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Frank Nelson Crespilho
• Beneficiário: Luana Cristina Italiano Faria
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/14537-2 - Eletrodos de carbono de baixo custo e alto desempenho para aplicação em bateria de fluxo redox, BE.EP.DD
• Assunto(s): Eletroquímica Transporte de elétrons Carbono Baterias Hidrogéis Eletrólitos Eletrodos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cadeia Respiratória | Eletroquímica | Microbaterias | Superfícies de Carbono | Eletroquímica e Energia

Resumo

Na respiração celular existem dois componentes móveis que fazem parte da cadeia de transporte de elétrons: a ubiquinona (Coenzima Q10) que conecta o Complexo I ao II e ao III, e o citocromo C, que conecta o Complexo III ao IV. Tais componentes ocorrem em um meio viscoso (membrana interna das mitocôndrias) com pH controlado e apresentam E1/2 H -400 mV (Ag/AgCl, pH H 7,0) para a ubiquinona e E1/2 H 200 mV (Ag/AgCl, pH H 7,0) para o citocromo. Neste projeto de doutorado propomos mimetizar a cadeia respiratória em uma bateria, utilizando-se moléculas redox reversíveis em hidrogéis estáveis e um sistema separador/hidrogel. Como a reversibilidade eletroquímica depende da superfície eletródica, propõe-se desenvolver diferentes superfícies sensíveis às moléculas redox, utilizando eletrodos de fibras flexíveis de carbono modificados com nanoestruturas de carbono com elevada área superficial. Estes eletrodos serão avaliados em hidrogéis naturais e sintéticos, visando as aplicações em baterias biomiméticas orgânicas e organometálicas. Com este projeto mimetizando parte do sistema complexo da respiração celular, vislumbra-se obter uma de bateria com eletrólitos brandos e biocompatíveis, que possa ser aplicada como bateria implantável e em dispositivos bioeletrônicos. (AU)

Publicações científicas

(4)

(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)

BERTAGLIA, THIAGO; KERR, EMILY F.; SEDENHO, GRAZIELA C.; WONG, ANDREW A.; COLOMBO, RAFAEL N. P.; MACEDO, LUCYANO J. A.; IOST, RODRIGO M.; FARIA, LUANA C. I.; LIMA, FILIPE C. D. A.; TEOBALDO, GABRIEL B. M.; et al. Self-Gelling Quinone-Based Wearable Microbattery. ADVANCED MATERIALS TECHNOLOGIES, v. 9, n. 17, p. 11-pg., 2024-06-09. (22/09164-5, 20/12404-2, 16/24531-3, 19/21089-6, 21/05665-7, 19/15333-1, 20/04796-8, 17/20493-2, 20/03681-2, 18/22214-6, 23/01529-7, 23/17506-6)

FARIA, LUANA C. I.; SEDENHO, GRAZIELA C.; BERTAGLIA, THIAGO; MACEDO, LUCYANO J. A.; CRESPILHO, FRANK N.. A comparative study of chemically oxidized carbon cloth and thermally treated carbon paper electrodes applied on aqueous organic redox flow batteries. Electrochimica Acta, v. 485, p. 8-pg., 2024-03-16. (22/09164-5, 20/12404-2, 19/21089-6, 20/04796-8, 17/20493-2, 20/03681-2, 18/22214-6)

XI, DAWEI; ALFARAIDI, ABDULRAHMAN M.; GAO, JINXU; COCHARD, THOMAS; FARIA, LUANA C. I.; YANG, ZHENG; GEORGE, THOMAS Y.; WANG, TAOBO; GORDON, ROY G.; LIU, RICHARD Y.; et al. Mild pH-decoupling aqueous flow battery with practical pH recovery. NATURE ENERGY, v. 9, n. 4, p. 12-pg., 2024-02-19. (21/14537-2, 19/21089-6)

CLARINDO, JOSE EDUARDO DOS SANTOS; COLOMBO, RAFAEL NERI PRYSTAJ; SEDENHO, GRAZIELA CRISTINA; FARIA, LUANA CRISTINA ITALIANO; BERTAGLIA, THIAGO; LIMA, FILIPE CAMARGO DALMATTI ALVES; GOMES, ROBERTO DA SILVA; AZIZ, MICHAEL J.; CRESPILHO, FRANK NELSON. Molecular Mechanism and Electrostatic Effect Enabling Symmetric All-Quinone Aqueous Redox Flow Batteries. ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING, v. 12, n. 31, p. 10-pg., 2024-07-23. (22/09164-5, 19/21089-6, 21/05665-7, 19/15333-1, 17/15714-0, 20/04796-8, 15/22973-6, 21/14537-2, 20/03681-2, 18/22214-6, 19/12053-8, 23/17506-6)