Design de eletrodos em nanoescala visando o desenvolvimento de supercapacitores de alto desempenho

• Processo: 21/00726-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Paulo Roberto Bueno
• Beneficiário: Thamyres Fernandes Messa Moreira
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/24839-0 - Eletrônica e eletroquímica em escala nanométrica: fundamentos e aplicações, AP.TEM
• Assunto(s): Eletrodos Armazenamento de energia Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Electrodes | Energy storage | High performance | Supercacitors | supercapacitance | Eletroquímica

Resumo

O design de eletrodos em nanoescala surge como uma forma importante de desenvolvimento dispositivos de armazenamento de energia. O principal objetivo desta proposta é projetar estruturas de blocos de construção (2D building blocks) à base de grafeno adequadamente modificadas com grupamentos redox. Esses blocos de construção 2D (com espessura de 5 nanômetros) servirão como constituintes básicos de eletrodos 3D com o objetivo de produzir dispositivos de armazenamento de energia de alto desempenho. Portanto, o principal objetivo da presente proposta é aprimorar o desenvolvimento de eletrodos para dispositivos supercapacitores avançados que preparam nanocompósitos à base de grafeno modificado com Pireno (Py) e ácido ferrocenocarboxílico (FCA). Para a caracterização elétrica de compósitos à base de grafeno (Gr) e óxido de grafeno (RGO), vamos empregar métodos eletroquímicos transientes e espectroscópicos, em que os fenômenos da supercapacitância serão analisados em detalhes em uma camada de grafeno única ou camada de óxido de grafeno única antes de estudar o desempenho desses compósitos Py / Gr, Py / RGO, FCA / Gr e FCA / RGO que serão integrados no formato de eletrodo 3D na configuração final do dispositivo. Isso constitui uma metodologia para desenvolver hipercapacitores econômicos (supercapacitores avançados) para armazenamento de energia dentro de alta densidade de energia por volume e por massa do que os supercapacitores existentes, preservando todos os benefícios do armazenamento de energia em dispositivos capacitores, como longa vida (com base em análise dos ciclos de carga e descarga) e regimes de carga e descarga rápidos.