Arquitetura de materiais para armazenamento de energia eletroquímica e catálise

Resumo

De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), 80% da demanda global de energia é derivada de combustíveis fósseis que são fontes de energia não renováveis e seu uso tem implicações ambientais que contribuem para o efeito da poluição e das mudanças climáticas. Para resolver esses problemas, muitos esforços têm sido feitos em direção ao desenvolvimento de energia limpa e algumas reações estão no centro das tecnologias de conversão de energia, como a eletrólise da água, redução de CO2, atualização de biomassa e redução de N2. Além disso, baterias recarregáveis de alta eficiência e baixo custo tornaram-se tecnologias fundamentais. As baterias de íon de lítio (LIBs) são atualmente o dispositivo de armazenamento móvel mais popular, enquanto as baterias de íon de sódio (SIBs) são uma alternativa promissora ao armazenamento estacionário devido às suas semelhanças com LIBs e a disponibilidade de Na. Novos dispositivos tecnológicos requerem baterias mais potentes e de longa duração, o que motiva a busca pelo aprimoramento de seus componentes. Neste projeto se propõe a utilização de diferentes metodologias, versáteis e ambientalmente amigáveis para o desenvolvimento e estudo de nanomateriais (inorgânicos, orgânicos e/ou seus híbridos) apresentando tamanho, forma, composição, estrutura (interiores sólidos ou vazios) e arquiteturas bem definidas e controláveis, visando uma diversidade de aplicações relevantes. Especificamente, temos interesses em aplicações voltadas para a confecção de dispositivos de armazenamento de energia (bateriais e capacitores eletroquímicos), eletrocatálise para a transformação de vetores de energia e nanocatalisadores (catálise heterogênea e catálise/biocatálise plasmônica). Em todas essas aplicações, a utilização de nanomateriais controlados irá nos permitir fazer uma correlação precisa entre os desempenhos observados e todos os parâmetros físico-químicos que definem o material, abrindo a possibilidade não só para a otimização de propriedades em relação à nanomateriais convencionais, mas também para o design e desenvolvimento de nanomateriais avançados apresentando características desejáveis para as aplicações de interesse deste projeto. Para o completo entendimento destes fenômenos é imprescindível a associação dos desenvolvimentos experimentais com cálculos teóricos e modelagem molecular que permita uma visão completa e mais detalhada dos sistemas. A presente proposta associa os Profs Roberto M. Torresi e Susana I. Córdoba de Torresi (IQ/USP), que aportarão a sua experiência na área de Eletroquímica, a Profa. Liane M. Rossi (IQ/USP) de reconhecida atuação em catálise heterogênea, atuando fortemente na síntese/desenvolvimento de nanomateriais controlados e plasmônica e o Prof. Antonio G. S de Oliveira Filho (FFCLRP/USP), que dará o suporte na realização de cálculos de Química Quântica. (AU)