Desenvolvimento de eletrodos de carvão ativado para aplicação em capacitores eletroquímicos de eletrólitos aquosos

Autor(es)

Otávio Cristiano Vilas Boas

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
• Data de defesa: 2019-04-05

Membros da banca

Hudson Giovani Zanin; Ambrósio Florêncio de Almeida Neto; Alfredo Carlos Peterlevitz

• Orientador: Hudson Giovani Zanin

Resumo

Com o aumento da demanda por energia, um dos maiores problemas da sociedade contemporânea é o manejo e o armazenamento de Energia Elétrica. Sistemas eólicos e solares desconectados da rede (off-grid), veículos elétricos, dispositivos tecnológicos portáteis e muitos outros poderiam ser beneficiados com o desenvolvimento e o subsequente menor custo de sistemas limpos de armazenamento e fornecimento de Energia. Dentro deste contexto as baterias recarregáveis foram responsáveis por uma revolução na mobilidade e comunicação urbana, entretanto, as mesmas ainda são onerosas, levam um grande período de tempo para carregar e ainda podem explodir se exigidas em demasia. Além disso, elas são manufaturadas utilizando diversos componentes tóxicos ao ambiente. Tendo-se em vista essas desvantagens, os chamados Capacitores Eletroquímicos, também conhecidos como Supercapacitores, são ideais para complementá-las quando se deseja realizar processos rápidos de armazenamento e fornecimento de Energia, pois funcionam majoritariamente por processos não faradaicos ou faradaicos ultrarrápidos que ocorrem na interface eletrodo/solução, sendo tais processos imediatos e não destrutivos, permitindo ainda que o dispositivo tenha uma vida útil prolongada (>100 mil ciclos). Frente a esse cenário, este trabalho teve como objetivo estudar a confecção e a caracterização destes armazenadores de energia. Foram desenvolvidos eletrodos empregando-se carvão ativado e um verniz comercial a base de poliéster como material aglutinador. Esses eletrodos foram utilizados na confecção de Capacitores Eletroquímicos com 5 tipos de eletrólitos aquosos, sendo as montagens padronizadas pela utilização de células do tipo moeda CR2032, que foram caracterizadas por análises galvanostáticas de carga-descarga, voltametrias cíclicas e espectroscopias de impedância eletroquímica. Todas as células apresentaram estabilidade eletroquímica dentro de uma "janela" de tensão de 1,1V, tendo-se destacado a célula contendo 2M de H2SO4, com a qual se obteve uma capacitância gravimétrica de 56,90 F/g e resistência série equivalente de 0,23"ômega". Estes resultados consolidam os eletrodos desenvolvidos como promissores para aplicação em Capacitores Eletroquímicos, instigando dessa forma o desenvolvimento de novas tecnologias que possam compor os diversos tipos de sistemas de armazenamento e fornecimento de energia elétrica (AU)

• Processo FAPESP: 17/03640-1 - Desenvolvimento de protótipo de potente armazenador e fornecedor de energia
• Beneficiário: Otavio Cristiano Vilas Boas
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado