A conversão eletroquímica do CO2 é uma técnica versátil que pode ser utilizada em condições ambientais de temperatura e pressão em meio aquoso (eletrólito suporte), possibilitando a modulação das condições de síntese tanto no direcionamento do produto formado, quanto nas condições de pH, eletrolítico meio, sinergia com o catalisador, entre outros parâmetros. Dessa forma, os carbonos condutores são considerados materiais ativos de alta viabilidade por apresentarem elevada área superficial, baixo valor de mercado e possibilidade de modificação da estrutura superficial. A presente proposta tem como objetivo estudar a modificação do carvão ativo para utilização como catalisador da reação de redução de CO2. As metodologias desenvolvidas a partir do método dos precursores poliméricos incluem a utilização de óxidos de metais de transição (Nb, Pd, Mo, Co, Cu e Zr) em testes eletroquímicos e fotoquímicos a fim de correlacionar a estrutura dos materiais modificados de acordo com a seletividade para gerar maior produtos de valor agregado

Neste projeto será estudado o uso de manufatura aditiva (impressão 3D) para obtenção de eletrodos modificados com fosfetos e sulfetos de Ni, Co e/ou Mo a serem empregados para produção de hidrogênio por eletrólise da água. A impressão 3D será utilizada para a confecção de eletrodos a partir de PLA-condutor pelo método de fabricação com filamento fundido (FDM do inglês Fused Deposition Modeling) usando geometrias e tamanho de poros diferentes. Com isso será avaliado a influência desses parâmetros na queda ôhmica e no desprendimento de bolhas do eletrodo em alto sobrepotencial de reação. A modificação com sulfetos e fosfetos de Ni, Co e/ou Mo será realizada de duas maneiras. A primeira será por eletrodeposição dos fosfetos e sulfetos metálicos sobre o eletrodo obtido por FDM usando eletrólitos contendo os precursores. A segunda será por incorporação dos fosfetos e sulfetos metálicos sintetizados por método hidrotermal em uma protopasta para impressão 3D por método de escrita direta com tinta (DIW - do inglês Direct Ink Writing). Os eletrodos serão caracterizados por MEV, DRX, Raman e EDX para avaliar morfologia, uniformidade, cristalinidade, e composição e distribuição elementar dos compostos sobre o eletrodo. Os parâmetros de sobrepotencial para reação de desprendimento de hidrogênio, estabilidade e resistência de transferência de carga serão estudados por técnicas eletroquímicas. A eficiência faradaica para a reação será avaliada por cromatografia gasosa in operando com os testes de estabilidade. Espera-se com isso avaliar a viabilidade do uso de impressão 3D para obtenção de eletrodos visando a produção de hidrogênio e comparar as duas metodologias de modificação dos eletrodos. (AU)

Células solares de bandas intermediárias (IBSC) têm sido propostas como dispositivos capazes de ultrapassar os limites de eficiência de conversão de energia. Neste tipo de dispositivo, os fótons com energia inferior à energia de band-gap serão bem aproveitados se, a coleção de estados eletrônicos permitidos dentro do band-gap do material da camada absorvedora, dividir efetivamente o gap principal em dois band-gaps menores. O calcogeneto ternário, CuGaS2, possui um amplo band-gap (2,4 eV), que favorece a utilização deste material para obtenção de semicondutores com bandas intermediárias a partir de sua dopagem com metais de transição. Neste projeto, a dopagem da calcopirita com elementos V, Nb, Sb e Bi, mais abundantes e menos tóxicos do que os elementos tradicionais utilizados em células solares de filmes finos, deve resultar na formação de bandas intermediárias isoladas e parcialmente preenchidas capazes de aumentar a promoção de elétrons da banda de valência ou da banda intermediária para a banda de condução. A aplicação dos semicondutores dopados com os metais como camada absorvedora resultará em dispositivos fotovoltaicos de maior eficiência. Filmes finos de CuGaS2 dopados e não dopados serão preparados por eletrodeposição ou por spray da solução de nanopartículas precursoras. A eficiência das células solares será analisada em função do tipo e da concentração do metal dopante. Além disso, serão estudados o comportamento e posição das bandas intermediárias e os mecanismos de transferência de carga nas células solares. (AU)