Eletrodos de carbono de baixo custo e alto desempenho para aplicação em bateria de fluxo redox

• Processo: 21/14537-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Frank Nelson Crespilho
• Beneficiário: Luana Cristina Italiano Faria
• Supervisor: Michael J. Aziz
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Harvard University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 19/21089-6 - Superfícies de carbono para aplicação em baterias orgânicas: propriedades estruturais da interface hidrogel/eletrólito/eletrodo, BP.DD
• Assunto(s): Combustíveis fósseis Impactos ambientais Baixo custo Energia renovável Energia fotovoltaica Energia eólica Baterias
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Alto Desempenho | Baixo Custo | Bateria de fluxo redox | Eletrodo de carbono | moleculas organicas | Eletroquímica e Energia

Resumo

As preocupações com os problemas ambientais causados pelos combustíveis fósseis e a contínua crise energética aumentaram o interesse por fontes de energia renováveis, como vento, maré e luz solar. Porém, para atender à alta demanda de energia da sociedade, a energia fotovoltaica e eólica deve ser armazenada em baterias, devido à intermitência inerente a essas fontes renováveis. As baterias de fluxo redox (RFBs) são o sistema mais promissor para armazenamento sustentável de energia em grande escala, pois têm design e operação modular flexível, custos de manutenção moderados, excelente escalabilidade e longo ciclo de vida. Eletrodos à base de carbono têm sido amplamente aplicados em RFBs orgânicas aquosas. No entanto, muitos desses materiais não apresentam estabilidade química e robustez mecânica satisfatórias, e são impregnados com ligantes que diminuem a hidrofilicidade e a área superficial eletroquimicamente ativa do eletrodo. Nesse contexto, o objetivo principal deste trabalho é examinar e comparar as propriedades e o desempenho de diferentes eletrodos de carbono comercialmente disponíveis em experimentos de meia-célula e em RFBs orgânicas aquosas. Além disso, materiais à base de carbono com defeitos de bordas e grupos funcionais oxigenados serão projetados para alcançar eletrodos de baixo custo e altas densidades de energia e potência sem catalisadores. O desempenho dos eletrodos à base de carbono será avaliado por meio de experimentos eletroquímicos e sua morfologia, estrutura e composição serão caracterizadas por técnicas microscópicas e espectroscópicas. Dessa forma, propõe-se uma aplicação inovadora para eletrodo à base de carbono em uma RFB, que está sendo desenvolvida no projeto de pesquisa de doutorado no Brasil. (AU)