Seleção de Materiais de Baixo Custo para Produção de Hidrogênio por Meio de Eletrólise

• Processo: 23/15357-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Juarez Lopes Ferreira da Silva
• Beneficiário: Mauricio Mocelim
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Empresa: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC)
• Vinculado ao auxílio: 17/11631-2 - CINE: desenvolvimento computacional de materiais utilizando simulações atomísticas, meso-escala, multi-física e inteligência artificial para aplicações energéticas, AP.PCPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/02716-0 - Análise do Estado de Transição e da Barreira de Energia da Evolução do Hidrogênio em Catalisadores MXenes, BE.EP.DR
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Química quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Computational Materials Design | Dft | Electrolyzers | Green hydrogen | Layered Double Hydroxides | MXenes | Química Quântica

Resumo

A busca por fontes de energia renováveis e verdes é urgente devido às mudanças climáticas.O Brasil tem uma vantagem competitiva na produção de hidrogênio verde porque suaeletricidade é largamente gerada a partir de fontes renováveis. Os catalisadores são essenciaispara viabilizar a reação de quebra da água e, recentemente, os dicalcogenetos de metais detransição, MXenes e hidróxidos duplos lamelares têm ganhado atenção. Esses materiais possuempropriedades atraentes: alta área de superfície e sítios ativos expostos. Vários fatores, incluindocomposições químicas e dimensionalidade, podem ser manipulados. No entanto, existemdesafios relacionados à estabilidade e aos mecanismos de reação. Revisamos vários materiaispara a reação de quebra da água, com foco em MXenes e hidróxidos duplos lamelares. Naciência dos materiais, a teoria do funcional da densidade (DFT) e as simulações de dinâmicamolecular (MD) fornecem uma estrutura teórica para calcular estruturas eletrônicas, processosde transferência de carga, mecanismos, comportamento dinâmico e defeitos. Neste trabalho,pretendemos investigar hidróxidos duplos lamelares e MXenes com composição variável para areação de divisão da água, com foco particular na sua adequação para projetos de produção dehidrogênio no Brasil. Nosso objetivo é selecionar os sítios ativos mais importantes nos materiaispara estudar sua atividade e estabilidade em soluções alcalinas e ácidas. O conhecimento geradopode orientar o design de catalisadores para aplicações energéticas.