Design Inverso de Moléculas Bifuncionais para Baterias de Fluxo Redox: Integração Computacional-Experimental com Ênfase em Eficiência Multieletrônica e Células Simétricas

• Processo: 25/20200-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2026
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ernesto Chaves Pereira de Souza
• Beneficiário: Luana Cristina Italiano Faria
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/12394-0 - Métodos sintéticos sustentáveis empregando catálise, solventes verdes, reagentes seguros e materiais de partida renováveis, AP.TEM
• Assunto(s): Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bateria de fluxo redox | Bateria simétrica | Design inverso de moléculas | Moléculas bifuncionais | Eletroquímica

Resumo

A crescente demanda por tecnologias de armazenamento de energia mais sustentáveis impulsiona o desenvolvimento de novos tipos de baterias. Neste sentido, já é comercial baterias de fluxo, isto é, que não usam eletrodos de estado sólido, mas que a espécies eletroativas ficam dissolvidas na solução. Hoje em dia, estas baterias são constituídas de íons vanádio, tanto no anólito como no católito. Uma outra alternativa para estes dispositivos são moléculas eletroativas orgânicas. Neste caso, esta proposta é uma alternativa promissora por utilizarem de elementos abundantes na natureza, tornando-se uma estratégia inerentemente sustentável. No entanto, a maioria dos dispositivos atuais empregam moléculas em meio aquoso e, portanto, limitam-se a janela de potencial onde a água é estável e utilizam moléculas que, na maioria das vezes, não são estáveis a longo prazo por sofrerem reações colaterais. Uma abordagem ainda mais inovadora é sintetizar e utilizar moléculas bifuncionais, isto é, que podem atual tanto como católito como anólito as quais são o propósito deste projeto. Além disso, propõe-se uma abordagem de design inverso, isto é, utilizando, inicialmente, simulações computacionais para encontrar moléculas bifuncionais adequadas que contenham simultaneamente grupos aceitadores e doadores de elétrons na mesma estrutura, que além destas tenham outras propriedades, como valores de potencial redox e estabilidade eletroquímica adequada possibilitando seu uso em baterias de fluxo redox simétrica. A integração de ferramentas computacionais desde o início do processo permitirá maior assertividade na escolha dos alvos sintéticos, reduzindo tempo, custo e impacto ambiental. (AU)