Banca de DEFESA: Luana Sousa de Oliveira

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : Luana Sousa de Oliveira
DATA : 08/03/2024
HORA: 14:00
LOCAL: CEFET-MG, Campus VI
TÍTULO:

DESEMPENHO ELETROQUÍMICO DE ELETRODOS COMPÓSITOS BASEADOS EM REDES METALORGÂNICAS/NANOMATERIAIS DE CARBONO PARA APLICAÇÃO EM SUPERCAPACITORES

PALAVRAS-CHAVES:

supercapacitor; redes metalorgânicas; nanotubos de carbono; grafeno; eletrólito redox

PÁGINAS: 113
RESUMO:

Existe uma eminente necessidade do uso mais eficiente dos recursos energéticos, diminuindo dessa forma, a dependência mundial de energia primária não renovável para garantir a sustentabilidade econômica e ambiental do planeta. Para isso, é necessário investir na utilização de fontes de energia renovável como a solar, eólica e biocombustíveis. Entretanto, um dos problemas que precisa ser enfrentado é a natureza intermitente dessas fontes com a consequente necessidade de etapas de armazenamento, nivelamento e distribuição mais eficientes, proporcionando assim, um melhor aproveitamento energético. Os supercapacitores (SCs) são dispositivos eletroquímicos de armazenamento de energia que têm se destacado por apresentarem propriedades cumulativas como alta densidade de potência, baixo peso e alta ciclabilidade. Para maximizar o nicho de aplicações, muitas estratégias que visam aumentar sua densidade de energia têm sido desenvolvidas, como por exemplo, a incorporação de espécies ativas redox aos eletrólitos como é o caso do par Ce³⁺/Ce⁴⁺. Além disso, com a crescente demanda por dispositivos eletrônicos miniaturizados, o preparo de eletrólitos poliméricos géis, amplia as aplicações práticas dos SCs, pois permite a montagem de células totalmente sólidas, flexíveis e seguras que atendem a essas características.

A seleção de material do eletrodo também é outra importante estratégia para o aumento da densidade de energia. As Redes Metalorgânicas, do inglês “Metal Organic Frameworks” (MOFs) são materiais porosos e altamente ordenados, compostos por íons metálicos conectados por ligantes orgânicos que têm sido amplamente exploradas como materiais de eletrodo para supercapacitores. A rede metalorgânica de Ce-UiO-66 apresenta características especiais como alta área superficial, estabilidade térmica e atividade redox, o que a torna um material atrativo para supercapacitores. Apesar das MOFs possuírem baixos valores de condutividade elétrica, essa limitação pode ser superada através da preparação de compósitos com materiais condutores tais como nanotubos de carbono de parede múltipla (conhecidos como MWCNT, do inglês multi-walled carbon nanotubes) e óxidos de grafeno reduzido (r-GO).

Neste trabalho, foram preparados nanocompósitos de Ce-UiO-66@MWCNT e Ce-UiO-66@r-Go para aplicação como eletrodos de supercapacitores usando o eletrólito redox de sulfato de cério IV Ce(SO₄)₂. A MOF foi caracterizada térmica, espectroscópica, textural e morfologicamente. O foco central da pesquisa foi direcionado à construção e caracterização de um supercapacitor assimétrico híbrido (SCH) de estado sólido, destacando suas notáveis propriedades eletroquímicas. Este dispositivo revelou uma expressiva capacitância de 152,1 F g^-1 em uma ampla faixa de potencial de -0,30 a +1,42, operando sob densidade de corrente de 5 A g^-1. Além disso, apresentou uma baixa resistência série equivalente (RSE) de 0,16 Ω, evidenciando sua eficiência. O SCH também demonstrou uma densidade de energia máxima de 41,8 W h kg^-1 a 5 A g^-1, juntamente com uma densidade de potência notável de 8566 W kg^-1 a 25 A g^-1. Vale ressaltar o aumento consistente de 13% na eficiência energética ao longo de 10.000 ciclos, indicando um potencial promissor para melhorias contínuas. Esses resultados destacam a notável capacidade do supercapacitor em armazenar e liberar energia de forma rápida e eficiente, além das eficiências coulômbicas superiores a 94%, enfatizando sua alta capacidade de transferência de carga. Este estudo oferece perspectivas valiosas para o desenvolvimento e aprimoramento de supercapacitores destinados a aplicações avançadas em armazenamento de energia.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - JOAO PAULO CAMPOS TRIGUEIRO
Interna - RAQUEL VIEIRA MAMBRINI
Externo ao Programa - FLAVIO SANTOS FREITAS
Externo à Instituição - TULIO MATENCIO - UFMG