SACI_Parte 2: avanços em materiais inteligentes para células eletroquímicas operando em temperaturas intermediárias

Resumo

Um dispositivo eficiente e de baixo custo para a produção de hidrogênio deve mitigar o uso de combustíveis fósseis e potencializar o uso dos bio recursos na produção desse vetor energético. O desempenho, dependente do custo e do tamanho dos eletrolisadores comerciais, é um fator limitante dessa tecnologia para o armazenamento de energia renovável produzida localmente. Ao estudar novos materiais com pouco ou nenhum conteúdo de matérias-primas críticas, o projeto SACI2I tem como meta final aumentar o uso de eletrolisadores distribuídos para geração de H2. Com base nos resultados preliminares alcançados em células eletroquímicas de óxido sólido, o candidato propõe o uso de novos condutores iônicos duplos baseados em perovskitas monofásicas com alta entropia adaptada ao nível de dopagem para reduzir a temperatura de operação das células de eletrólise de óxido sólido na faixa de 400-700 °C. Métodos de revestimento convencionais e avançados para montagem de células serão estudados e otimizados de acordo com as propriedades físico-químicas dos materiais e o comportamento eletroquímico das células. As atividades de pesquisa visam demonstrar, na faixa de temperatura de 400-700 °C, a eletrólise do bioetanol para produzir H2 e eletricidade com maior eficiência em comparação com as abordagens catalíticas convencionais. Esta proposta de pesquisa está vinculada ao projeto Fapesp/Shell Proc 2020/15230-5 - BG E&P Brasil (Shell)-CPE "Centro de Pesquisa em Inovação em Gases de Efeito Estufa - RCG2I", coordenado pelo Prof. Julio R. Meneghini, em particular ao subprojeto " Uso eficiente do etanol para a produção de hidrogênio e eletricidade" coordenado pelo Prof. Hamilton Varela e com a participação dos Profs. Edson Ticianelli e Joelma Perez. Com base no conhecimento conjunto desenvolvido no CNR-ITAE e no IQSC-USP em cooperações anteriores (ou seja, projetos PVE Pesquisador Visitante Especial, processo CNPq nº 402180/2012-7, e Pesquisador Visitante, processo FAPESP 2018/02172-7) esta proposta de pesquisa visa: i) investigar novos materiais no âmbito do projeto Fapesp/Shell acima mencionado tendo como meta reduzir a temperatura de operação de eletrolisadores de óxido sólido para 400-700 °C; ii) melhorar a eficiência de conversão de bioetanol para Produção de H2, avaliando os efluentes da célula iii) reduzir o uso de matérias-primas tóxicas e críticas como ocorre nas células eletroquímicas convencionais de óxido sólido. (AU)