Armazenamento de energia em eletrólitos altamente concentrados: um estudo interfacial

Autor(es)

Thiago Takeshi Obana

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ)
• Data de defesa: 2021-09-30

Membros da banca

Roberto Manuel Torresi; Lucio Angnes; Germano Tremiliosi Filho; Hudson Giovani Zanin

• Orientador: Roberto Manuel Torresi

Resumo

O atual cenário energético e ambiental tem levado a sociedade a repensar novas fontes de energia, como alternativa aos combustíveis fósseis. Além disso, surge também a necessidade de novos modos de armazenamento energético que disponham de elevadas densidades de energia e potência. Para tal, convém a escolha dos materiais eletródicos (positivo/negativo) e do eletrólito. Neste contexto, se enquadram os capacitores eletroquímicos (CE). Diferentemente das baterias, tais materiais retêm energia proveniente do carregamento eletrônico da dupla camada elétrica (eletrodo/solução) e, em alguns casos, de processos faradaicos rápidos ou pseudocapacitivos. Outra diferença entre os CE e as baterias é a quantidade de energia armazenada (densidade de energia) e a potência média de cada dispositivo. Enquanto os capacitores possuem uma baixa densidade de energia e elevada potência, as baterias são capazes de fornecer potências medianas. No entanto, tanto no caso das baterias e especialmente para os capacitores, o eletrólito continua sendo escolha crítica, uma vez que orgânicos têm tido a preferência. Dada a necessidade de opções seguras e ecologicamente corretas, convém se empregar eletrólitos aquosos. A despeito da janela eletroquímica limitada a ~ 1.0 V, os eletrólitos aquosos são preferenciais. Neste contexto os ditos Water-in-Salt Electrolyte (WiSE), eletrólitos aquosos altamente concentrados, despontam como interessante alternativa visto a expansão da janela eletroquímica de alguns sistemas para além de 2.0 V. Deste modo, no presente estudo, empregando-se polímeros condutores, como o polipirrol e o PEDOT (polietilenodioxitiofeno), um análogo de cobre do azul da Prússia e materiais carbonáceos como materiais ativos, capacitores eletroquímicos e dispositivos híbridos com janelas eletroquímicas superiores a 2.0 V, operando em WiSE, foram obtidos. Ademais, valendo-se da técnica de microbalança eletroquímica com cristal de quartzo com dissipação (do inglês EQCM-D), estas interfaces em WiSE e em eletrólito diluído foram estudadas. (AU)

• Processo FAPESP: 17/10046-9 - Dispositivos de armazenamento de energia com elevada densidade de energia e potência
• Beneficiário: Thiago Takeshi Obana
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto