TCC - Engenharia Química
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ILATIT - Centro de Tecnologia e Infraestrutura - Bacharelado em Engenharia Química
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Navegando TCC - Engenharia Química por Autor "Bernardi, Jacqueline Hahn"
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Item Desenvolvimento de Materiais Nanoestruturados para Aplicação em Conversores de Energia e Produção de Hidrogênio(2019) Bernardi, Jacqueline Hahn; Góes, Márcio de SousaA busca por fontes alternativas de energia, principalmente matrizes renováveis, vem cres- cendo junto com a evolução industrial. Nesse contexto, o desenvolvimento de novos mate- riais para a produção de energia e combustível é fundamental para proporcionar o desenvol- vimento de novos dispositivos, mais eficientes, econômicos e ecológicos. As células solares sensibilizadas por corante são uma alternativa às células solares tradicionais, feitas de silício cristalino de elevada pureza, o principal atrativo desta tecnologia é o uso de matérias alter- nativos, em especial óxidos semicondutores, que têm menor custo de produção. Dentro des- tes semicondutores, o óxido de zinco (ZnO) chama a atenção devido as suas propriedades, em especial a mobilidade eletrônica, entretanto ainda apresenta diversas limitações quanto à estabilidade ao ser aplicado nos dispositivos solares sensibilizados por corante. Uma alter- nativa para otimizar os dispositivos solares é a otimização morfológica e estrutural do ZnO, que pode ser feita a partir da incorporação de líquido iônico (LI) durante a síntese do mate- rial. Neste trabalho foram sintetizadas amostras de ZnO com diferentes concentrações do LI TEA-PS.BF 4 (sigla do inglês 3-triethylammonium-propanesulfonic acid tetrafluoroborate) incorporado. A via de síntese escolhida foi a hidrotermal, por suas condições favoráveis de aplicação em larga escala. Os líquidos iônicos foram utilizados na síntese do ZnO em con- centrações de 5 e 15% (m/m), a 180 oC por 55 horas. Todas as amostras apresentaram uma única fase, confirmada pela análise de difração de raios X. Realizou-se o refinamento da estrutura cristalina pelo método de Rietveld e foi observado que o LI influência no tamanho do cristalito, na microdeformação e nos parâmetros da cela unitária. A partir dos pós sinteti- zados preparou-se uma pasta de cada uma das amostras e essas foram aplicadas, por deposi- ção mecânica, em um substrato de óxido condutor transparente. Ao caracterizar os filmes observou-se um aumento da porosidade para a amostra com 5% de líquido iônico e analo- gamente um aumento do tamanho médio dos poros. A espectroscopia Raman dos filmes mostrou um aumento do tamanho do cristalito com o aumento da concentração do líquido iônico, reafirmando os resultados observados no refinamento da estrutura cristalina. A ca- racterização eletroquímica das células evidenciou a melhoria do fotoânodo com 5% de LI, que apresentou uma eficiência de 2,23% e densidade de corrente de ~7 mA.cm - 2. Em com- paração, o fotoanodo sem LI apresentou uma eficiência de 1,93% e densidade de corrente de ~4 mA.cm - 2. Observou-se, por meio da espectroscopia de impedância eletroquímica, que o líquido iônico contribuiu para a redução da resistência interna de transferência de carga do dispositivo