Browsing by Author "Santos, Wayler Silva dos"

Now showing 1 - 2 of 2

Desenvolvimento de dispositivos fotoeletroquímicos à base de BiVO4/Bi4V2O11 para conversão de energia solar em energia elétrica ou energia química a partir de resíduos líquidos industriais
(UFVJM, 2017) Santos, Wayler Silva dos; Pereira, Márcio César; Fabris, José Domingos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Monteiro, Douglas Santos; Coelho, Jakelyne Viana; Silva, Adilson Cândido da; Baêta, Bruno Eduardo Lôbo
A conversão da energia da radiação solar em H2(g), combustível verde, usando-se células fotoeletroquímicas (PEC) é uma estratégia atraente para armazenar energia e minimizar o uso extensivo de combustíveis fósseis. Neste trabalho, foram fabricados fotoeletrodos por deposição spray pyrolysis de um compósito de BiVO4/Bi4V2O11 puro ou dopado com W, depositado diretamente sobre um substrato condutor FTO (sigla para fluorine-doped tin oxide) ou sobre uma camada de SnO2 previamente depositada sobre o substrato FTO. Inicialmente, os materiais foram testados na clivagem molecular da água. Verificou–se a formação de uma camada de inversão de buracos induzida pela perovskita ferroelétrica Bi4V2O11 na interface com BiVO4 de tipo–n criando uma junção p–n virtual. A fotovoltagem de saída elevada da junção, em relação a uma heterojunção p–n convencional, que pode ser ainda aumentada alterando-se a polarização e dopando-se o material ferroelétrico com tungstênio, acarreta diminuição da recombinação dos pares elétron–buracos fotogerados na superfície e aumenta a fotocorrente em até 180%. O comportamento de semicondutores de tipo–p e n quando iluminados sugere o uso potencial da heterojunção como fotoanodo e fotocatodo em uma célula PEC (ou photoelectrochemical cell) com dois fotoeletrodos. Este conceito foi comprovado pela conexão do fotoanodo BiVO4/Bi4V2O11 dopado com 1% em massa de tungstênio com o fotocatodo BiVO4/Bi4V2O11 não dopado. O sistema formado pelo acoplamento fotoanodo-fotocatodo produziu uma fotovoltagem de 1,54 V, e 0,36% de eficiência STH (solar-to-hydrogen efficiency). Um fotoeletrodo BiVO4/Bi4V2O11 dopado com 2% em massa de W foi otimizado. Evidenciou-se a formação da camada de inversão de buracos na interface semicondutora no filme mais denso. Este último foi testado em diferentes soluções, obtendo-se elevadas densidades de corrente em NaAc 0,5 mol L-1, à medida que se adicionou glicerina e vinhaça. Obteve–se a menor resistência na transferência de cargas na interface eletrodo/eletrólito 1,16 kΩ sob iluminação, utilizando a solução NaAc 0,5 mol L-1 contendo 20 %v/v de vinhaça. Nessas condições, a eficiência da conversão de energia foi aumentada em aproximadamente 100%, e dependendo do potencial aplicado a eficiência aumentou cerca de 30% em solução contendo 10 %v/v de glicerina, com relação à solução NaAc 0,5 mol L-1 pura, demonstrando que glicerina e vinhaça atuam como agentes de sacrifício eficazes no sequestro de buracos eletrônicos, para evitar a recombinação dos pares de elétron–buraco, no processo de foto–oxidação acionado por buracos.
Semicondutores heteroestruturados de BiVO4/V2O5 como fotoanodo para baterias aquosas de zinco-iodo
(UFVJM, 2023) Souza, Rafael Rodrigues de; Pereira, Márcio César; Fabris, José Domingos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Fabris, José Domingos; Lavall, Rodrigo Lassarote; Santos, Wayler Silva dos
O desenvolvimento de dispositivos capazes de armazenar energia vem, gradualmente, se tornando tema de relevância notável para a sociedade atual. As baterias redox são alternativas interessantes, sobretudo na construção de sistemas químicos potenciais para a conversão em eletricidade. Mais especificamente, as baterias aquosas redox de zinco-iodo (ZIRB) têm relativamente baixo custo, alta estabilidade química, segurança ao manuseio e pode ser concebível em projeto tecnológico ambientalmente amigável. O sistema das ZIRBs funciona através dos processos reversíveis de oxidação e redução das espécies Znº /Zn(OH)²-4 e I-/I-3. Durante a carga, o ânion I- é oxidado e promove a redução do Zn(OH)²-4; o processo reverso ocorre durante a descarga elétrica. Neste trabalho, a heterojunção BiVO4/V2O5 foi empregada como fotoanodo, para governar o processo de carga fotoassistida da bateria. Sob iluminação, as cargas fotogeradas induzem a oxidação do I- na interface eletrodo/eletrólito, proporcionando a queda de potencial da carga. As estruturas e as morfologias dos materiais sintetizados foram determinadas por difratometria de raios X, reflectância difusa UV-Vis, microscopia eletrônica de transmissão e microscopia eletrônica de varredura. O desempenho da carga do sistema foi monitorado por voltametria, cronopotenciometria e impedância potenciostática. A fim de simular a excitação energética do espectro pela luz solar, a iluminação da fotobateria foi irradiada com luz de Xe. O carregamento da bateria com a densidade de corrente de 0,34 mA cm-², realizado no escuro, demandou um potencial de 2,43 V, ao passo que ocorreu redução de ~11,9% do potencial para a mesma carga sob luz, alcançando uma capacidade especifica de carga de 500 mA h g-¹. Os presentes resultados da fotoeletroquímica contribuem substantivamente ao desenvolvimento tecnológico e a novos estudos fundamentais sobre sistemas baseados na estocagem química de eletricidade, destinados a sistemas geradores renováveis de energia.