Browsing by Author "Oliveira, Henrique dos Santos"

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Células solares a combustível para produção de H2O2 e geração de eletricidade
(UFVJM, 2021) Andrade, Tatiana Santos; Pereira, Márcio César; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Oliveira, Henrique dos Santos; Santos, Andreia Teixeira Oliveira; Coelho, Jakelyne Viana; Rodrigues, Jairo Lisboa
O desenvolvimento de células solares a combustível (PFCs) a partir de materiais acessíveis e que funcionem sem aplicação de potencial externo são de vasto interesse para diversificação da matriz energética com fontes de energia renovável. Além disso, esses dispositivos possibilitam o aproveitamento de diferentes tipos de águas residuárias promovendo dupla vantagem ambiental. À vista disso, nesse trabalho configurou-se dois tipos de PFCs que funcionassem sem aplicação de potencial empregando luz solar e a partir de óxidos metálicos de baixo custo, TiO2 ou BiVO4. A primeira PFC visou aproveitamento de compostos orgânicos ou inorgânicos para produção de H2O2: um importante produto químico que também pode ser aplicado como combustível. A segunda PFC objetivou a geração de eletricidade a partir do H2O2 como combustível. Os dois dispositivos aqui desenvolvidos apresentaram resultados de alta performance que conferem relevante progresso no desenvolvimento de células solares a combustível. A PFC para produção de H2O2 alcançou eficiência faradaica de 100% quando empregado eletrólito de NaHCO3 e fotoeletrodo de TiO2-CdS ou TiO2-CdSe. Essa eficiência é reportada pela primeira vez em fotocélula a combustível para produção de H2O2 utilizando TiO2. Já a PFC com oxidação de H2O2 empregou fotoeletrodos em configuração tandem com fotoeletrodos de W-BiVO4-V2O5 e Cu2O-CuO. Além de promover avanço pertinente em PFCs utilizando 2 absorvedores, a melhor fotocélula apresentou densidade de potência de 0.85 mW cm-2. Esse resultado é pelo menos 6 vezes mais alto que outros estudos reportados, e representa a maior potência alcançada para fotocélulas a combustível de H2O2. Além disso, também se avaliou o efeito de diferentes eletrólitos em relação ao desempenho e estabilidade da PFC, obtendo uma corrente estável de 3.4 mA cm-2.
Desenvolvimento de fotoanodos à base de W-BiVO4/ W-BiVO4: V2O5 para geração de energia elétrica em um dispositivo de dois compartimentos
(UFVJM, 2020) Sena, Izabela Campos; Pereira, Márcio César; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Coelho, Jakelyne Viana; Oliveira, Henrique dos Santos
A energia solar é um recurso natural e inesgotável, e oferece hoje uma resposta a busca por fontes de energia que forneçam um impacto mínimo ao meio ambiente. A busca por dispositivos que convertam a energia solar em outras formas de energia que possam ser utilizadas leva a estudos relacionados às células fotoeletroquímicas. Neste trabalho objetivou-se a produção de diferentes fotoanodos: W-BiVO4, em diferentes proporções estequiométricas (1:1; 1,5:1; 2:1; 3:1) de síntese entre o Bismuto e o Vanádio; a heterojunção desses materiais e o V2O5; essas heterojunções com uma camadas extra de W-BiVO4 acima do filme. Todos os filmes foram depositados utilizando o método drop casting. Além disso, avaliou-se a sua eficiência frente a uma configuração de célula fotoeletroquímica completa de dois compartimentos em soluções de Na2SO4/Na2SO3 0,5 M e FeSO4/ Fe(NO3)3·9H2O 0,1 M em meio ácido. As propriedades estruturais, morfológicas e ópticas dos fotoanodos foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS), espectroscopia UV-vis. e difratometria de raios X (DRX). O teste de DRX mostrou que para todas as amostras de W-BiVO4 a fase formada foi a monoclínica, como era esperado. A análise pela espectroscopia UV-vis confirmou que o band gap dos materiais estavam de acordo com a literatura. O UV-vis exibiu dados que comprovam que os materiais absorvem luz no espectro do visível, sendo a amostra W-BiVO4:V2O5 (D) a que apresenta a maior banda de absorção, na faixa de 550 nm. Para avaliar o desempenho fotoeletroquímico foram realizados testes de voltametria linear, cronoamperometria, impedância potenciostatica e Mott- Schottky. Dos materiais sintetizados com diferentes proporções de Bi o que melhor apresentou resultados foi o W-BiVO4 (D), proporção estequiométrica de 3:1 entre bismuto e vanádio, com uma densidade de 1,31 mA/cm2. Os resultados mostram que a heterojunção entre os materiais tem o efeito desejado, melhorando aspectos como a separação e o transporte das cargas e evitando a recombinação dos pares fotogerados, a amostra W-BiVO4:V2O5 (D) teve uma densidade de corrente de 4,63 mA/cm2. Com a camada extra a densidade de corrente teve um aumento de 52,7% chegando a valores de densidade de corrente de curto circuito de 8,79 mA/cm2 e uma fotovoltagem de circuito aberto de 0,86 V.Sabendo disso, a heterojunção proposta apresenta-se como material com grande potencial para aplicação em células fotoeletroquímicas.
Processo químico de oxidação do grafite para obtenção de óxido de grafite, óxido de grafeno e grafeno: uso do sistema Fenton como oxidante
(INPI, 2016-07-05) Pereira, Márcio César; Pifano, Augusto Rocha; Aguilar, Matheus Lisboa; Oliveira, Luiz Carlos Alves de; Silva, Adilson Candido da; Oliveira, Henrique dos Santos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
Grafite foi oxidado pelo sistema Fenton (uma mistura de Fe2 eH202) para produzir óxido de grafite. Este sistema é ambientalmente mais favorável que os sistemas convencionais existentes, devido a reação de Fenton ocorrer à temperatura ambiente e pressão atmosférica, como também por não haver liberação de gases durante o processo de oxidação do grafite. Uma vez formado o óxido de grafite por este método verde, a esfoliação do mesmo em ultrassom de banho leva á formação de óxido de grafeno que pode posteriormente ser reduzido através de um agente redutor, para então formar o grafeno, um material que tem ampla aplicação em nanoeletrônica, sensores,supercapacitores e catálise. O método de oxidação de grafite descrito aqui pode ser aplicado em qualquer processo químico de produção de óxido de grafite, óxido de grafeno ou grafeno.