Nome do Projeto
Dispositivos Energy Harvesters baseados em grafeno e sua família
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
17/05/2023 - 17/05/2027
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
A eficiência energética é um dos grandes desafios da atual e futuras gerações. A crescente demanda por energia, aliada à preocupação pública com a preservação dos recursos naturais e a proteção do meio ambiente tem estimulado fortemente as atividades de pesquisa e de desenvolvimento nesta área. Assim, projetos científicos – tecnológicos que envolvam o desenvolvimento de pequenos dispositivos autônomos capazes coletar energias disponíveis no ambiente (de fonte luminosa, eólica, hidráulica ou mecânica) e convertê-las em energia elétrica utilizável, ou seja, a produção de dispositivos energy harvesters (colheita de energia), são cada vez mais desejados. A demanda pelo desenvolvimento de energy harvesters é impulsionada pela crescente necessidade de sistemas eletrônicos sem fio e autossustentáveis em vários campos das atividades humanas, que vão desde as áreas de engenharia civil e medicina até aeronáutica e rastreamento de animais. O presente projeto indica a preparação de energy harvesters baseados em grafeno e sua família. Para tanto, duas abordagens serão consideradas: (i) colheita de energia mecânica (mechanical energy harvesters) e (ii) colheita de luz (light harvesters).
Objetivo Geral
A presente proposta tem como objetivo geral produzir dispositivos de energy harvesters com elevada eficiência energética baseados em grafeno e sua família. Esse objetivo será alcançado utilizando duas abordagens, aquela que utiliza geradores-conversores mecânicos de energia (mechanical energy harvesters) e captadores de luz - geradores de energia (light harvesters).
Justificativa
Dentre os 17 objetivos para o desenvolvimento sustentável estabelecidos pela ONU a serem atingidos até 2030, são especialmente motivadores para essa proposta os objetivos 7 (energia limpa e acessível) e 9 (indústria, inovação e infraestrutura). Além disso, neste ano, os países participantes da 22ª Conferência das Partes sobre Mudança do Clima (COP 22), dentre eles o Brasil, reafirmaram o compromisso de reduzir o aquecimento global e de construir uma agenda de trabalho para chegar a esse objetivo em dois anos.
O carvão é a principal fonte de geração de energia elétrica e consequentemente, a maior fonte de emissão de CO2. Tal característica cria um desafio único na transição para sistemas de energia de baixo carbono, que impulsiona o desenvolvimento de novas fontes - dispositivos de energias renováveis com eficiência energética. Nessa esteira, os dispositivos de “Colheita de Energia” (do inglês energy harvesters), despertam grande interesse. Colheita de energia refere-se ao conjunto de processos pelos quais a energia útil é capturada a partir de fontes ambientais ou mecânicas e é convertida em uma forma utilizável. A geração de energia a partir de “colheita mecânica de energia” (do inglês mechanical energy harvesters) e de dispositivos de colheita de luz (do inglês light harvesters) tem se destacado nos últimos anos por se tratar de uma alternativa de produção de energia limpa e renovável]. Ainda, essa rota possibilita reduzir as distâncias da transmissão de eletricidade. Tais características motivam a busca de novos materiais e/ou tecnologias para esse tipo de aplicação.
O carvão é a principal fonte de geração de energia elétrica e consequentemente, a maior fonte de emissão de CO2. Tal característica cria um desafio único na transição para sistemas de energia de baixo carbono, que impulsiona o desenvolvimento de novas fontes - dispositivos de energias renováveis com eficiência energética. Nessa esteira, os dispositivos de “Colheita de Energia” (do inglês energy harvesters), despertam grande interesse. Colheita de energia refere-se ao conjunto de processos pelos quais a energia útil é capturada a partir de fontes ambientais ou mecânicas e é convertida em uma forma utilizável. A geração de energia a partir de “colheita mecânica de energia” (do inglês mechanical energy harvesters) e de dispositivos de colheita de luz (do inglês light harvesters) tem se destacado nos últimos anos por se tratar de uma alternativa de produção de energia limpa e renovável]. Ainda, essa rota possibilita reduzir as distâncias da transmissão de eletricidade. Tais características motivam a busca de novos materiais e/ou tecnologias para esse tipo de aplicação.
Metodologia
1. Síntese de Grafeno e sua família
a) Amostras de óxidos de grafeno serão obtidas através de um método de Hummers modificado.
b) Os Quantum Dots de Grafeno serão preparados via pirólise direta de ácido cítrico.
2. Preparação dos Energy Harvesters
a) Os mechanical energy harvesters serão preparados a partir de florestas comerciais de NTCPM. Para produzir fibras, folhas de NTCPM, serão retiradas de uma floresta de NTC e, posteriormente, serão empilhadas sobre uma placa de vidro.
b) Os light harvesters serão preparados a partir da decoração de substratos semicondutores com Quantum Dots.
a) Amostras de óxidos de grafeno serão obtidas através de um método de Hummers modificado.
b) Os Quantum Dots de Grafeno serão preparados via pirólise direta de ácido cítrico.
2. Preparação dos Energy Harvesters
a) Os mechanical energy harvesters serão preparados a partir de florestas comerciais de NTCPM. Para produzir fibras, folhas de NTCPM, serão retiradas de uma floresta de NTC e, posteriormente, serão empilhadas sobre uma placa de vidro.
b) Os light harvesters serão preparados a partir da decoração de substratos semicondutores com Quantum Dots.
Indicadores, Metas e Resultados
Espera-se, com o desenvolvimento do presente projeto, contribuir com o avanço do estado da arte, relacionado ao desenvolvimento de dispositivos Energy Harvesting. Ainda, pretende-se difundir, através de participação em eventos e palestras, os resultados alcançados no presente projeto e ainda, auxiliar na formação de recursos humanas na área de Nanociência & Nanotecnologia.
Equipe do Projeto
Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
---|---|---|---|
ALICE GONCALVES OSORIO | 9 | ||
ANNA LUIZA LOPES DA SILVA | |||
AUGUSTO SANTOS DO NASCIMENTO | |||
CRISTIANE FERRAZ DE AZEVEDO | |||
FELIPE RODRIGUES CASSONI | |||
FERNANDA MAZUCO CLAIN | |||
FERNANDA VIEIRA BARASUOL | |||
FERNANDO MACHADO MACHADO | 9 | ||
FRANTCHESCOLE BORGES CARDOSO | |||
GABRIEL ALMEIDA DOS SANTOS | |||
GABRIELLE PEDROSO SEVEZYNSKI | |||
JULIA AMARAL GUIDO | |||
NICHOLAS FERNANDES DE SOUZA | |||
NUBIA CLASEN LOURENCO | |||
OTAVIO SCHMALFUSS ESPINDOLA | |||
RUBENS CAMARATTA | 5 | ||
VINICIUS SPIERING DA CRUZ |
Fontes Financiadoras
Sigla / Nome | Valor | Administrador |
---|---|---|
CNPq / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico | R$ 580.093,00 | Coordenador |
Plano de Aplicação de Despesas
Descrição | Valor |
---|---|
339030 - Material de Consumo | R$ 124.327,00 |
339020 - Auxílio Financeiro a Pesquisador | R$ 322.800,00 |
449052 - Equipamentos e Material Permanente | R$ 132.966,00 |