Neste projeto visa-se estudar novos materiais cerâmicos com conteúdos limitados ou inexistentes de componentes críticos (materiais tóxicos ou raros), tendo como objetivo o desenvolvimento de dispositivos eficientes e de baixo custo para geração de energia e produção de hidrogênio. Assim, propõe-se o desenvolvimento de novos eletrólitos condutores protônicos e novos eletrodos à base de perovskita ABO3 de alta entropia, adequadamente dopados, a serem usados em células eletroquímicas de óxido sólido que trabalham na faixa de temperatura de 500 -700°C. O progresso além do estado da arte é representado pelo desenvolvimento de cerâmicas inovadoras (como zirconatos, molibdatos e zincatos, dopados de diversas formas nos locais A e B), caracterizadas pela alta condutividade iônica e estabilidade na referida faixa de temperatura, além de novos eletrodos à base de perovskita (como ferritas e molibdatos). Métodos químicos inovadores recentemente propostos via-úmida e de estado sólido serão empregados para garantir alta pureza, homogeneidade, pouca afinidade com CO2 e sinterabilidade dos óxidos de perovskita. Eletrodos porosos e eletrólitos estanques a gases serão confeccionados por sinterização convencional e por técnicas de consolidação inovadoras, como sinterização a frio e sinterização ultrarrápida em alta temperatura, estas últimas permitindo uma redução consistente do tempo e/ou temperatura de sinterização e do risco de separação de fases e reação com CO2. Os materiais serão caracterizados em termos de estrutura e porosidade, estabilidade química e mecânica, comportamento elétrico, a fim de identificar a rota de processamento adequada para montar protótipos de células individuais. A avaliação do comportamento eletroquímico destas células será útil para otimizar as condições de operação, minimizar perdas devido ao transporte de portadores de carga, reagentes e produtos. Serão realizados testes de durabilidade de pelo menos 500 horas para as células mais promissoras a fim de determinar parâmetros como taxa de conversão do combustível e eficiência eletroquímica. Os resultados a serem obtidos no projeto deverão contribuir ao avanço das tecnologias atuais, bem como na validação de dispositivos eletroquímicos inovadores que operem em temperatura intermediária. Isto permitirá romper a barreira rígida existente atualmente entre as tecnologias de baixas (dispositivos móveis ou veículos) e altas temperaturas (estacionárias) com a criação de uma nova geração de sistemas integrados e ambientalmente sustentáveis e que operam em temperaturas intermediárias. A proposta SACI_3 está sendo apresentada com o apoio do projeto Fapesp/Shell Proc 2020/15230-5 - BG E&P Brasil (Shell)-CPE "Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa - RCG2I", coordenado pelo Prof. Julio R. Meneghini, subprojeto "Uso eficiente do etanol para produção de hidrogênio e energia elétrica" coordenado pelo Prof. Hamilton Varela. O objetivo é criar novos conhecimentos a partir da combinação das competências, equipamentos e recursos humanos da instituição sede (IQSC-USP) liderada pelo Prof. Hamilton Varela e a assistência do Dr. Massimiliano Lo Faro, um cientista reconhecido nesta área. A bolsa solicitada para o Dr. Lo Faro à FAPESP deverá abranger um período de 45 dias, da segunda semana de julho até a segunda quinzena de agosto de 2024. (AU)

A necessidade de tecnologias de células de combustível foi identificada como essencial para atender aos desafios energéticos, ambientais e econômicos da Europa e da Ásia em aplicações de transporte e energia. As células de combustível de última geração de hoje, as células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFCs), já demonstraram maturidade tecnológica. No entanto, apesar de todos os esforços de pesquisa, os PEMFCs requerem metais preciosos caros e escassos como a platina, que são considerados matérias-primas críticas para a UE e os EUA. Os AEMFCs são uma tecnologia de célula de combustível emergente que promete substituir o PEMFC no futuro, pois permite o uso de materiais acessíveis e livres de metais preciosos para converter energia química em eletricidade verde. Além desta principal vantagem, os AEMFCs também permitem uma ampla escolha de combustíveis, por exemplo, H2, amônia, uréia e outros combustíveis à base de nitrogênio ecologicamente corretos. No entanto, o desenvolvimento de AEMFC é significativamente prejudicado pela decomposição da membrana de troca aniônica (AEM) durante a operação da célula. Para que os AEMFCs se tornem comercialmente disponíveis, uma nova abordagem deve ser usada para desenvolver a próxima geração de AEMs com estabilidade química significativamente maior.

Garantir a demanda crescente por energia da sociedade Brasileira e atingir a meta de redução de emissões de CO2 demanda investimentos em fontes de energia renováveis e tecnologias de baixo carbono. De modo a lidar com tal desafio, o Reino Unido possui uma extensa e madura infra-estrutura em pesquisa através do Hydrogen and Fuel Cell Research Hub. Células a combustível são dispositivos eletroquímicos de ascendente importância capazes de converter diretamente energia química em elétrica com alta eficiência. Entre células a combustível, células de óxido sólido e de eletrólito polimérico são indiscutivelmente as tecnologias mais maduras e de maior potencial para redução do consumo de combustíveis e de emissões de CO2. Não obstante, oportunidades para pesquisa e aprimoramento das tecnologias ainda são amplamente vistos como necessários para um uso em larga escala de células a combustível, em particular em se tratando de biocombustíveis e dispositivos de temperaturas intermediárias. Assim o objetivo primordial deste São Paulo Chair of Excellency é a criação de um núcleo Brasileiro de pesquisa em células a combustível focado em uma abordagem computacional multi-escalas fortemente acoplada a técnicas experimentais avançadas. Resultados deste projeto tem o potencial de posicionar o Brasil como um centro de excelência em pesquisa e implantação de células a combustível, permitindo o desenvolvimento de futuros sistemas eletroquímicos (p.ex., para a síntese de químicos renováveis) focados nas necessidades e oportunidades locais, através de um modelo de pesquisa multidisciplinar em laços sólidos com pesquisadores de renome mundial. (AU)

As fontes de energia atualmente dependem principalmente de combustíveis fósseis, que têm efeitos ambientais negativos e, consequentemente, a utilização de fontes alternativas de energia torna-se ainda mais crucial. Neste contexto, os motores de combustão interna e outras tecnologias convencionais de conversão de energia estão a ser substituídos por células de combustível. As células de combustível geram energia por meio de reações eletroquímicas, o que as torna consideravelmente mais limpas e sustentáveis do que a tecnologia tradicional baseada em combustão. O etanol é uma opção viável para uso em veículos elétricos alimentados por célula a combustível dado o contexto energético brasileiro e o fato de células a combustível de óxido sólido (SOFCs) possibilitarem múltiplos tipos de combustíveis. O etanol tem uma série de qualidades atraentes, incluindo alta densidade energética, facilidade de armazenamento e transporte, além da capacidade de ser produzido a partir de biomassa renovável. Como a operação convencional de reforma a vapor do etanol produz hidrogênio, a SOFC pode utilizá-lo internamente. Neste contexto, a otimização topológica das células de combustível, aliada à validação e otimização experimental, é uma abordagem poderosa para a inovação e o desenvolvimento científico, abrindo caminho para dispositivos práticos e uma compreensão mais profunda dos fenómenos físicos adjacentes a eles. O arcabouço dessa pesquisa se enquadra nos projetos do RCGI com foco no desenvolvimento de células a combustível para aplicações veiculares.O objetivo principal desta pesquisa é desenvolver metodologias aprimoradas para otimização de topologias de SOFC, visando projetar componentes de célula SOFC com maior desempenho e durabilidade.

Este projeto tem por objetivo a aplicação de eletrocatalisadores nanoestruturados como ânodos e cátodos de células a combustível alcalinas - ácidas diretas de glicerol. A reação anódica será a oxidação do Glicerol em meio alcalino. A reação catódica será a reação de redução de peróxido de hidrogênio em meio ácido, para substituir completamente o oxigênio. Serão utilizadas membranas alcalinas Tokuyama e membranas de Náfion tratadas ou não para meio básico. Em todas as células a combustível como ânodos serão utilizados sistemas binários (nanooctaedros de Fe, Nb e Bi com nanopartículas de Pd e Au) sistemas ternários (nanocubos de Pd e Au decorados com nanopartículas de Fe, Nb e Bi) e (nanopartículas de Bi, Fe ou Nb com nanopartículas de Pd ou Au), suportados em carbono XC72. Na parte do cátodo os catalisadores poderão ser Au/C com ou sem nanoestruturas de Ce ou Nb em carbono XC72. A reação de oxidação do Glicerol será estudada pelas técnicas de voltametria cíclica e cronoamperometria e todos os melhores materiais serão estudados em células a combustível alcalinas - ácidas diretas de glicerol. O mecanismo de oxidação do Glicerol será estudado por meio da técnica de infravermelho in-situ em experimentos de meia célula. Os produtos formados durante a oxidação em células a combustível unitárias serão avaliados pela técnica de Raman ex-situ (FT Raman). Os materiais serão caracterizados por técnicas físicas tais como Difração de Raios - X (DRX), Energia Dispersiva de Raios - X (EDX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), espectroscopia fotoeletrônica de raios-x (XPS), Espectrofotometria na Região do Infravermelho (FTIR), Espectroscopia Raman e ângulo de contato, onde serão avaliados aspectos como: tamanho de partícula, fases, formação das nanoestruturas, espécies oxigenadas, defeitos, hidrofilicidade e vacâncias na superfície. Os eletrocatalisadores serão testados em sua estabilidade por ICP-MS para medir a dissolução em testes acelerados de estresse. Os problemas claros, que ainda não foram resolvidos na literatura para glicerol e o uso da reação de redução de oxigênio, a serem resolvidos neste projeto com as nanoestruturas estudadas são: 1) oxidar o glicerol para carbonato em maior quantidade para extrair a maior quantidade de energia elétrica a partir deste combustível em células a combustível alcalinas-ácidas de glicerol direto, 2) diminuir a quantidade de Pd (usar o Au em menores quantidades) com nanoestruturas para diminuir o custo dos eletrocatalisadores, 3) substituir a reação de redução de oxigênio pela reação de redução de peróxido de hidrogênio em células a combustível que apresenta uma cinética mais rápida e um sobrepotencial de célula mais elevado (Ec-Ea), 4) estudar o mecanismo de reação, verificando os melhores eletrocatalisadores, para a formação de mais carbonato. Para aumentar a seletividade de acordo com o que tem sido observado na literatura, propõe-se formar nanoestruturas que aumentem a quantidade de defeitos, as espécies oxigenadas ácidas, a hidrofilicidade, as vacâncias, o número de sítios ativos, melhoria das propriedades eletrônicas na vizinhança dos átomos do eletrocatalisador, modificação da cristalinidade, dos parâmetros de rede, das distâncias interatômicas, das energias de ligação e da estabilidade. Se não houver seletividade para carbonato, a formação de produtos de alto valor agregado é também um objetivo como hidroxipiruvato, 1,3 dihidroxil 2 propanona, e gliceraldeído, 5) avaliar a estabilidade de eletrocatalisadores anódicos e catódicos em testes acelerados de estresse para utilização em células a combustível alcalinas-ácidas diretas de glicerol. Espera-se com o desenvolvimento do projeto encontrar maiores potenciais de circuito aberto, maiores densidades de corrente, e elevadas densidades de potência em células a combustível alcalinas-ácidas diretas de glicerol, nunca estudadas antes com os materiais que serão preparados neste projeto. (AU)

O referido projeto se baseia na preparação de membranas compósitas baseadas em polietileno e óxido de silício como eletrólito sólido em sistemas de conversão eletroquímico. A preparação de compósitos visa a obtenção de materiais com alta condutividade e excelentes propriedades química, mecânica e térmica. Os compósitos serão produzidos a partir de polímeros de polietileno de alta densidade (HDPE) e óxido de silício (SiO2) comerciais por extrusão dupla rosca, e serão submetidos a processos de copolimerização via radiação. O IPEN, por apresentar facilidades resultantes do seu histórico na área nuclear, apresenta infraestrutura única para síntese desses materiais. O objetivo principal desse projeto é otimizar as propriedades físico-químicas assim como desenvolver uma metodologia para aumento de escala na produção de tais materiais, que poderão ser empregados em células a combustível, eletrolisadores e conversores de metano a produtos de maior valor agregado.

A programação do evento segue o padrão adotado nos SIBEEs anteriores. Os seguintes eixos temáticos serão discutidos: * Eletroanalítica e Sensores Eletroquímicos* Bioeletroquímica, Biossensores e Bioanalítica* Eletroquímica Ambiental e Engenharia Eletroquímica* Eletroquímica de Materiais Nanoestruturados, Processos Eletroquímicos e Interfaces* Eletroquímica Fundamental, Eletrossíntese e Eletroquímica Orgânica* Energia, Baterias Supercapacitores e Células a Combustível* Tratamento, Corrosão e Proteção de Superfícies* Inovações em Eletroquímica e EletroanalíticaForam recebidos 330 trabalhos, desta forma enviamos solicitação de auxílio de participação para 28 (vinte e oito) pesquisadores(doutores) que não tem auxílios vigentes no momento com esta instituição. A listagem dos pesquisadores que necessitam de auxílio para participação no evento, bem como título dos trabalhos e demais informações detalhadas encontra-se no link ( https://docs.google.com/forms/d/1zSo_YMjbDZji4Llrb3_3GX26jVWh4PHojMOQs6fkjNw/edit#responses). Durante os quatro dias de evento, a programação do congresso incluiu a apresentação oral de plenárias (1 hora). O XXII SIBEE também contará com mini-cursos sobre técnicas eletoquímicas oferecidos por empresas parceiras. Toda a programação encontra-se no site do evento: https://univates.br/evento/xxiv-simposio-brasileiro-de-eletroquimica-e-eletroanalitica (AU)

Este projeto tem o objetivo principal sintetizar BiVO4 dopado com terra raras, em especial o ítrio (Y3+), em diferentes quantidades de doping para estudar a influência do dopante na degradação fotoeletroquímica de biomassas coletadas emambientes reais da indústria (têxtil, agrícola, papel e química). Um sistema fotoeletroquímico com acoplamento do fotoânodo desenvolvido com um fotocátodo já conhecido será avaliado para concomitante redução de H2O e oxidação do efluente. Os óxidos que serão depositados no fotoânodo por diferentes técnicas e serão produzidos por uma rota ambientalmente amigável utilizando o álcool polivinílico como solvente eaplicados em substrato de titânio e/ou FTO. A caracterização física dos filmes será realizada por técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e análise por energia dispersiva, espectroscopia Raman e determinação de band-gap. As caracterizações eletroquímicas serão feitas por técnicas voltamétricas e espectroscopia de impedância eletroquímica. Estudos de fotocorrente serão realizados para os filmes deBiVO4 e de BiVO4 dopado com ítrio. A eficiência dos processos de degradação das espécies poluente durante os experimentos fotoeletrocatalíticos será avaliada utilizando as técnicas analíticas instrumentais de espectrofotometria UV/Vis, cromatografia líquida de alta eficiência e análise de teor de carbono orgânico total. No sistemafotoeletroquimico acoplado a redução de H2O haverá a quantificação dos produtos gerados. Esse processo será avaliado por técnicas cromatográficas para identificar e quantificar os subprodutos formados. (AU)

A célula a combustível microbiana (CCM) apresenta-se como tecnologia promissora, pois possui a capacidade de gerar energia elétrica limpa, a partir do tratamento de águas residuárias. Porém, essa tecnologia apresenta desafios e limitações. Logo, o presente projeto tem o objetivo desenvolver um eletrodo eficiente e de baixo custo para ser aplicado no tratamento de digestato de biodigestores anaeróbios e assim superar algumas limitações tecnológicas. As CCMs de câmara dupla com fluxo contínuo serão avaliadas com diferentes modificações no eletrodo de carvão ativado granular (CAG). Os eletrodos serão modificados quimicamente a partir de uma solução condutora . Inicialmente a câmara anódica será alimentada com 5 gDQO L-1 e a câmara catódica será alimentada com água residuária de nitrato para promover a desnitrificação autotrófica. Após inoculação e estabilização, o sistema passará a ser alimentado com a incorporação de digestato e contará com 3 fases experimentais. Inoculação e adaptação; Efeito da incorporação do digestato e Acoplamento dos reatores. A eficiência do sistema para o tratamento será avaliada a partir do monitoramento dos parâmetros físico-químicos. A geração de energia elétrica e características eletroquímicas serão avaliadas a partir da tensão do sistema, que possibilita encontrar a densidade máxima de potência, caracterizar as reações e a ocorrência de mediadores redox e avaliar o desempenho do eletrodo. A extração do DNA do biofilme dos eletrodos e posterior sequenciamento, permitirá a avaliação da comunidade microbiana para elucidação e otimização dos processos bioeletroquímicos. Após o desenvolvimento do projeto, espera-se resultados positivos que levem ao aperfeiçoamento do sistema, a fim de aproveitar os recursos energéticos contidos no digestato antes de sua destinação final, contribuindo para o desenvolvimento sustentável no saneamento e energia. (AU)

Este projeto de pesquisa visa estudar os processos fotoeletrocatalíticos para interconversão de energia química em elétrica e síntese de moléculas de produtos de reação relevantes, em uma célula a combustível fotoassistida por energia solar. O foco principal está associado ao estudo das reações envolvidas nas células a combustível alimentadas com álcoois, especialmente etanol e glicerol. Aspectos fundamentais da fotoeletrocatálise da oxidação do etanol e do glicerol serão investigados sobre semicondutores nanoestruturados (nanotubos de TiO2, Nb2O5, etc) decorados com nanopartículas catalíticas como Pt, Pd, etc, em meio neutro, levemente ácido ou alcalino. Esses estudos envolverão a determinação quantitativa dos intermediários e produtos da reação por espectroscopia FTIR in situ, espectrometria de massa eletroquímica diferencial em-linha, cromatografia líquida e iônica, etc. As investigações incluirão correlação entre a atividade fotoeletrocatalítica, estabilidade química do eletrocatalisador e a estrutura das nanopartículas. Por fim, serão feitas investigações eletroquímicas em uma célula a combustível unitária fotoassistida direta de álcool (DAPAFC) utilizando fotoeletrocatalisadores investigados nas etapas anteriores. (AU)