Nanoestruturas de óxidos metálicos aplicadas em dispositivos fotoeletroquímicos

Resumo

Esta proposta de pesquisa (FAPESP- auxílio regular a pesquisa) foi elaborada visando obter financiamento de atividades de pesquisa a serem desenvolvidas na Universidade Federal do ABC. O tema desta proposta de pesquisa é o estudo das propriedades de elétricas, eletroquímica (interface sólido-líquido) e fotoeletroquímicas de nanoestruturas de óxidos metálicos em escala manométricos sintetizados sobre substratos transparentes condutores (os quais serão chamados de eletrodos). As nanoestruturas serão sintetizadas por via úmida, com destaque ao processo hidrotermal convencional e métodos dos precursores poliméricos. A escolha das metodologias se refere à ausência de complexidade (aparatos sofisticados) e por seguirem o conceito da chamada "química verde" (baixo impacto ambiental). Como exemplo serão produzidos eletrodos de Fe2O3 (hematita), ZnO (Óxido de Zinco) e terão suas propriedades elétricas e eletroquímicas avaliadas. O sucesso do projeto estará relacionado ao impacto benéfico das nanoestruturas desenvolvidas quanto ao ganho na eficiência da conversão de energia solar em energia química oxigênio e hidrogênio molecular, que vai ao encontro da preocupação mundial na obtenção de fontes alternativas de energia limpa e renovável. Neste projeto, focaremos na discussão na caracterização elétrica e eletroquímica das nanoestruturas de óxido de ferro, zinco com intuito de compreender as propriedades de interface e de transporte desses semicondutores, então converter esse conhecimento em ganho na aplicação desses materiais na produção de hidrogênio a partir da fotoeletrólise da molécula de H2O (também conhecida como "fotossíntese artificial"). Como descrito e desenvolvido no primeiro projeto finalizado recentemente com auxilio da FAPESP as metodologias propostas para fabricação dos eletrodos tem por principio a escolha de semicondutores abundantes na natureza, baixa toxicidade podendo agregar baixo valor de produção em grande escala. Por fim, destacamos que o produto final obtido a partir desse material nanoestruturado é amplamente reconhecido como um importante vetor energético e/ou fonte limpa e renovável de energia, vital na alimentação de células combustíveis e sem grandes impactos ao meio ambiental. Estão sendo solicitados $ 127.703,93 (dólar) em material permanente (equipamento) e R$ 20.000,00 (reais) para a execução desta proposta, englobando recursos para Material de Consumo e serviços de manutenção. Os trabalhos experimentais serão conduzidos prioritariamente no Laboratório de Energia Alternativa e Nanomateriais da UFABC, mas também estão previstos trabalhos que envolvam a infraestrutura dos colaboradores que serão posteriormente identificados. (AU)