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Campe\u00f5es de velocidade no armazenamento e entrega de energia el\u00e9trica, os supercapacitores podem ter um papel muito importante em uma sociedade cada vez menos dependente de combust\u00edveis f\u00f3sseis e cada vez mais apoiada no uso da eletricidade.<\/p>\n
Para que os supercapacitores tenham um bom desempenho e consigam armazenar a maior quantidade poss\u00edvel de energia, a escolha do material do eletrodo \u00e9 fundamental. Entre os favoritos, est\u00e3o os comp\u00f3sitos formados por nanomateriais de carbono e \u00f3xidos met\u00e1licos, pois eles agregam a grande \u00e1rea superficial dos primeiros e a atividade eletroqu\u00edmica dos segundos.<\/p>\n
De fato, para que um supercapacitor carregue (ou seja, armazene energia) ocorrem diversos fen\u00f4menos na interface entre o eletrodo e o eletr\u00f3lito, principalmente, a inser\u00e7\u00e3o de \u00edons provenientes do eletr\u00f3lito na estrutura do eletrodo (chamada de intercala\u00e7\u00e3o) e a transfer\u00eancia de el\u00e9trons gerada por meio de rea\u00e7\u00f5es eletroqu\u00edmicas de tipo redox.<\/p>\n
Um trabalho conduzido por pesquisadores do CINE e colaboradores, e publicado na edi\u00e7\u00e3o de hoje (7 de junho) com destaque em capa no peri\u00f3dico Nanoscale, traz uma importante contribui\u00e7\u00e3o ao estudo desses materiais para eletrodos de supercapacitores.<\/p>\n
O estudo revela detalhes sobre os processos que ocorrem na interface entre um material composto por nanofibras de carbono e nanoestruturas de \u00f3xido de n\u00edquel (funcionando como eletrodo) e uma solu\u00e7\u00e3o baseada em \u00edons de l\u00edtio dissolvidos em \u00e1gua (funcionando como eletr\u00f3lito de base aquosa, particularmente interessante por n\u00e3o utilizar solventes que agridem o meio ambiente).<\/p>\n
Os autores obtiveram um material otimizado nas suas propriedades. Ao fazer crescer o \u00f3xido de n\u00edquel diretamente nas nanofibras de carbono, conseguiram um sinergismo entre os elementos qu\u00edmicos, no n\u00edvel at\u00f4mico, que resultou em excelente capacidade de armazenar e conduzir eletricidade, al\u00e9m de durabilidade e estabilidade.<\/p>\n
O eletrodo foi submerso no eletr\u00f3lito aquoso e foi carregado mediante a aplica\u00e7\u00e3o de corrente el\u00e9trica. Nesse momento, os autores do estudo observaram as intera\u00e7\u00f5es entre ambos os componentes \u201cin operando<\/em>\u201d (ou seja, enquanto o eletrodo estava em funcionamento). Para isso, utilizaram espectroscopia Raman, t\u00e9cnica capaz de fornecer informa\u00e7\u00e3o relevante sobre as mudan\u00e7as qu\u00edmicas e estruturais que ocorrem nos materiais.<\/p>\n \u201cO principal impacto do trabalho foi a an\u00e1lise de Raman\u00a0operando<\/em>\u00a0que, no presente estudo, revelou para a comunidade cient\u00edfica que a intercala\u00e7\u00e3o \/ desintercala\u00e7\u00e3o de H + e, em menor grau, de \u00edons Li + pode ocorrer durante a polariza\u00e7\u00e3o em solu\u00e7\u00f5es aquosas de acordo com a ‘rea\u00e7\u00e3o redox de estado s\u00f3lido substitutiva’\u201d, detalha o doutorando Willian Gon\u00e7alves Nunes (UNICAMP), membro do Programa de Armazenamento Avan\u00e7ado de Energia do CINE.<\/p>\n \u201cAl\u00e9m disso, do ponto de vista aplicado, temos um dispositivo muito est\u00e1vel quimicamente que proporcionou elevada ciclabilidade, al\u00e9m da alta capacidade de armazenar\/estocar energia\u201d, completa Willian, que \u00e9 primeiro autor do artigo da Nanoscale. De fato, nos testes, o dispositivo completou 10 mil ciclos de carga e descarga, perdendo apenas 2% da efici\u00eancia no \u00faltimo ciclo.<\/p>\n Desta forma, o estudo mostrou que o comp\u00f3sito de nanofibras de carbono e \u00f3xido de n\u00edquel \u00e9 promissor para aplica\u00e7\u00f5es em supercapacitores de base aquosa, e consolidou o uso de espectroscopia Raman \u201cin operando\u201d para estudar materiais de supercapacitores.<\/p>\n A pesquisa foi realizada dentro do doutorado de Willian Nunes, sob orienta\u00e7\u00e3o do professor Hudson Zanin (UNICAMP).<\/p>\n ——————<\/p>\n Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico<\/strong>: Charge-storage mechanism of highly defective NiO nanostructures on carbon nanofibers in electrochemical supercapacitors. Willian G. Nunes, Andre N. Miranda, Bruno Freitas, Rafael Vicentini, Aline C. Oliveira, Gustavo Doubek, Renato G. Freitas, Leonardo M. Da Silva and Hudson Zanin.\u00a0\u00a0 Nanoscale, 2021,13, 9590-9605.\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1039\/D1NR00065A<\/a>.<\/p>\n