Portadores Densos de Energia


Coordenadora do programa
Ana Flavia Nogueira – UNICAMP – Instituto de Química – anafla@unicamp.br

Pesquisadores principais
Claudia Longo – UNICAMP – Instituto de Química – clalongo@unicamp.br
Ernesto C. Pereira – UFSCar – Departamento de Química – ernesto@ufscar.br
Flávio Leandro de Souza – UFABC – flavio.souza@ufabc.edu.br
Pablo Sebastián Fernández – UNICAMP – Instituto de Química – pablosf@unicamp.br

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Publicações
Veja a lista de publicações.
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As moléculas oferecem as maiores densidades de energia em comparação com qualquer forma de armazenamento de eletricidade e, portanto, são chamadas de portadores densos de energia (DEC, na sigla em inglês). No entanto, a maioria das moléculas utilizadas como combustível hoje em dia são processadas por meio de tecnologias não renováveis ​​e não sustentáveis ​​ou por tecnologias de biocombustíveis.

O Programa DEC do CINE foi proposto para fazer uso do Sol, uma fonte de energia limpa e abundante, para moldar um futuro mais sustentável e próspero. Pretendemos atingir este objetivo muito nobre através do desenvolvimento de processos e fotocatalisadores eficientes e de baixo custo capazes de converter a luz solar em eletricidade, transformando água, CO2 e biomassa em produtos mais valiosos como hidrogênio, álcoois, hidrocarbonetos e outras moléculas de C2 +, etc. .

Certamente, rotas movidas a energia solar para sintetizar moléculas baseadas na abordagem fotoeletroquímica são alternativas a serem exploradas para produzir combustível líquido dentro de um conceito sustentável e “verde”. Portanto, o foco desta divisão de pesquisa é o desenvolvimento de rotas eficientes movidas a energia solar para sintetizar combustíveis solares relevantes a partir de moléculas amplamente disponíveis no meio ambiente.

O Programa DEC também tem como objetivo fazer uso de técnicas in situ e operando (acopladas ou não à radiação síncrotron) para entender os mecanismos de geração, separação e transporte de cargas, e como a natureza e propriedades dos fotocatalisadores se alteram durante a operação.

Materiais emergentes como perovskitas halogenadas também estão sendo explorados para desenvolver células fotovoltaicas eficientes. Propomos estudar fundamentos de perovskitas de haletos, tais como defeitos, estabilidade, composição e desempenho, e assim desenvolver módulos solares de grande área para serem acoplados aos sistemas fotoeletrocatalíticos.

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Projetos

Coordenador do projeto: Ernesto C. Pereira – UFSCar – Departamento de Química – ernesto@ufscar.br

O objetivo principal deste projeto é a síntese de materiais funcionais de óxidos, selenetos e sulfetos com controle de composição, microestrutura, espessura de filme e morfologia, os quais serão produzidos por reações fotoeletroquímicas de baixo custo e alta eficiência. Além disso, será desenvolvida investigação fundamental da reação usando métodos experimentais e computacionais. Como o foco principal de síntese visa o controle dessas propriedades, espera-se correlacionar as características adequadas de cada um dos materiais com sua fotoatividade. Assim, o objetivo é melhorar significativamente as propriedades fotoeletrocatalíticas desses materiais, seja pelo aumento da fotocorrente, que na literatura tem uma faixa de 0,01 a 3,0 mA cm-2, seja pelo aumento da estabilidade do material.

Coordenadora do projeto: Ana Flavia Nogueira– UNICAMP – Instituto de Química – anafla@unicamp.br

Este projeto visa o desenvolvimento de células solares eficientes à base de perovskitas halogenadas com multicações para auxiliar os processos fotoeletroquímicos de geração de hidrogênio a partir da água e redução de dióxido de carbono. O projeto também inclui (i) estudos físico-químicos e estruturais desta classe de semicondutores como defeitos, estabilidade, composição, mecanismos de formação, morfologia, etc (ii) síntese e caracterização de perovskitas livres de chumbo e novas camadas de buraco e transporte de elétrons e (iii) ) desenvolvimento de dispositivos eficientes em escala de laboratório (eficiência> 20%) e grandes módulos solares baseados na configuração do n-i-p.

Coordenador do projeto: Pablo Sebastián Fernández – UNICAMP – Instituto de Química – pablosf@unicamp.br

O principal objetivo deste projeto é o desenvolvimento de uma instrumentação versátil para realizar in situ e / ou operando reações eletroquímicas e fotoeletroquímicas sob condições operacionais controladas. Muitos catalisadores à base de metais e nanopartículas semicondutoras serão investigados para potencializar as reações. Pretendemos aprofundar a compreensão da relação entre estrutura-atividade / seletividade dos catalisadores, identificação de intermediários e mecanismos de reação visando o desenvolvimento de novos materiais para conversão de energia.

Coordenadora do projeto: Claudia Longo – UNICAMP – Instituto de Química – clalongo@unicamp.br

O objetivo principal deste projeto é o desenvolvimento de processos sustentáveis, conduzidos por energia solar, para converter CO2  a álcoois, hidrocarbonetos e produtos químicos de maior valor agregado através da eletrólise de CO2 em soluções aquosas. Os objetivos específicos incluem: (i) a  síntese de fotocatalisadores (óxidos metálicos semicondutores); (ii) a aplicação de semicondutores do tipo n em fotoanodos para reação de desprendimento de O2; (iii) o desenvolvimento de fotocátodos para redução de CO2 com semicondutores do tipo p imobilizados em eletrodos de difusão gasosa; (iv) a associação do fotoanodo e do fotocátodo em um eletrolisador conduzido por energia solar para conversão fotoeletroquimica  de CO2 em combustíveis solares.

Coordenador do projeto: Flávio Leandro de Souza – UFABC – flavio.souza@ufabc.edu.br

O objetivo principal deste projeto é o desenvolvimento de nanomateriais de baixo custo à base de óxidos de metais de transição para aplicação como fotoanodos em células fotoeletroquímicas para gerar hidrogênio e oxigênio a partir da quebra da molécula de água. O projeto também inclui (i) estudos fundamentais de interfaces sólido-sólido e sólido-líquido e (ii) compreensão do efeito da temperatura, dopantes nas propriedades ópticas, eletrônicas e fotoeletrocatalíticas dos semicondutores.


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