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Materiais avançados para aplicação em baterias automotivas do tipo lítio-ar

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Materiais avançados para aplicação em baterias automotivas do tipo lítio-ar

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Título Materiais avançados para aplicação em baterias automotivas do tipo lítio-ar
Autor Fracassi, Fabiano Thiele
Orientador Ferreira, Jane Zoppas
Data 2013
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia de Materiais.
Assunto Engenharia de materiais
Resumo Nos últimos anos, a indústria automotiva vem sofrendo uma grande transformação em relação ao setor energético. Há grandes pressões política e social para soluções que limitem ao máximo o uso do petróleo como fonte de energia. Isso fez com que empresas se lançassem no desenvolvimento de veículos elétricos e híbridos. Essa tecnologia, contudo, não está totalmente desenvolvida: a capacidade de armazenamento de energia das baterias atuais (NiMH e, mais recentemente, Li-íon) não é suficiente para garantir uma autonomia compatível aos veículos atuais de combustão interna. Assim, ainda se fazem necessária a pesquisa e o desenvolvimento nessa área. Baterias do tipo metal-ar, principalmente Li-ar, fazem parte da nova geração de baterias de lítio. O que faz essa tecnologia tão interessante é a possibilidade de se ganhar em capacidade de armazenamento reduzindo a massa e o volume final, obtendo-se, assim, uma autonomia cerca de cinco vezes maior do que o estimado para a futura geração das baterias Li-íon (1). Dentre os problemas encontrados na tecnologia Li-ar, estão o longo tempo de recarga e a grande diferença de potencial entre as etapas de recarga e uso (descarga) da bateria. Este trabalho procurou encontrar uma solução para esses problemas O alto potencial de recarga (~4,1 V) se deve à elevada energia de ativação da reação de evolução do oxigênio (OER) que ocorre no cátodo durante a carga da bateria. Uma forma de reduzir o potencial é reduzindo-se a energia de ativação, o que pode ser conseguido com o uso de um catalisador. Foi identificado que compostos de cromo são eficientes catalisadores para a OER (2). Ao todo foram estudados e aplicados cinco métodos de síntese de nanomateriais. Os produtos foram classificados de acordo com a área superficial específica e o grau de pureza. Dentre os métodos estudados, o hidrotérmico foi o que se mostrou mais adequado à síntese do catalisador. Em seguida, foi desenvolvido um método de preparo de eletrodos que pudessem ser utilizados em células Li-ar. A qualidade dos eletrodos foi verificada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) O catalisador obtido através dos métodos hidrotérmico e tradicional foi incorporado nos eletrodos e montados em uma célula Swagelok com a configuração Li-O2. As células foram ensaiadas eletroquimicamente, e as reações foram acompanhadas através da difração de raios-X. Os resultados mostraram que o potencial de recarga foi significativamente menor com o uso do catalisador com alta área superficial específica. Isso demonstra que o óxido de cromo III, obtido através do método hidrotérmico, é um eficiente catalisador da reação de evolução do oxigênio em baterias do tipo Li-ar.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/159216
Arquivos Descrição Formato
000913968.pdf (3.532Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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