UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
PROGRAMA DE ENGENHARIA OCEÂNICA COPPE/UFRJ 
PROPOSTA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO 
B...
ÍNDICE 
1. INTRODUÇÃO........................................................................................................
Evolução de baterias para sistemas de propulsão 
elétrica utilizando o grafeno 
Universidade Federal do Rio de Janeiro 
Pr...
1. Introdução 
Criar uma bateria superpoderosa é um dos principais objetivos que temos no mundo da 
tecnologia. O problema...
energia que uma bateria li-ion atual com o mesmo volume e pode ser carregada em apenas 
15 minutos, contra duas horas das ...
3.Metodologia 
A seguir estão listadas as principais atividades que serão realizadas a durante a 
pesquisa. 
Revisão bibli...
5.Referências 
Kholmanov IN, Cavaliere E, Cepek C, Gavioli L. “Catalytic chemical vapor 
deposition of methane on graphite...
5.Referências 
Kholmanov IN, Cavaliere E, Cepek C, Gavioli L. “Catalytic chemical vapor 
deposition of methane on graphite...
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

Prosposta de trabalho para o mestrado ufrj

643 visualizações

Publicada em

Proposta de trabalho para o mestrado sobre baterias feitas com grafeno

Publicada em: Tecnologia
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
643
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
2
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
15
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Prosposta de trabalho para o mestrado ufrj

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO PROGRAMA DE ENGENHARIA OCEÂNICA COPPE/UFRJ PROPOSTA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO BATERIAS PARA SISTEMAS DE PROPULSÃO ELÉTRICA UTILIZANDO O GRAFENO MESTRANDO ESTER BARROSO PIRES RIO DE JANEIRO OUTUBRO – 2014
  2. 2. ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO............................................................................................................................2 EVOLUÇÃO DE BATERIAS COM A UTILIZAÇÃO DO GRAFENO............................................................2 2. OBJETIVO...................................................................................................................................3 3. METODOLOGIA........................................................................................................................4 4. CRONOGRAMA.........................................................................................................................4 5. REFERÊNCIAS...........................................................................................................................5 i
  3. 3. Evolução de baterias para sistemas de propulsão elétrica utilizando o grafeno Universidade Federal do Rio de Janeiro Programa de Engenharia Oceânica COOPE/ UFRJ Proposta de Dissertação de Mestrado Outubro de 2014 Mestrando: Ester Barroso Pires Resumo. O presente trabalho aborda um estudo tecnológico em grafeno, que é atualmente um dos mais promissores nanomateriais em estudo no mundo, devido às suas excelentes propriedades elétricas, térmicas e ópticas. Utilizando as propriedades de condutividade e armazenamento de energia, estudos se aprofundam cada vez mais no aperfeiçoamento de superbaterias. Foram identificados através do site do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) 12 grupos com linha de pesquisa em grafeno no Brasil, verificando-se uma tendência ao crescimento no número de publicações científicas. Com isso pesquisadores podem adquirir um maior conhecimento sobre as técnicas e sobre como elas podem ser melhoradas. Palavras-chave: Grafeno, baterias, superbaterias. 1
  4. 4. 1. Introdução Criar uma bateria superpoderosa é um dos principais objetivos que temos no mundo da tecnologia. O problema é que até agora nunca foi encontrada uma boa solução para isso: as baterias atuais são inevitavelmente lentas para carregar e possuem uma baixa capacidade de armazenar energia. Já os capacitores, considerados a principal alternativa, carregam absurdamente rápido, mas descarregam a uma velocidade ainda maior. Muitos cientistas acreditavam que a resposta seria criar o que eles chamam de “supercapacitor”, um capacitor capaz de ser carregado rapidamente e que conseguisse armazenar grandes quantidades de energia. E é claro que ninguém teve sucesso na criação dessa bateria utópica. Evolução de baterias com a utilização do grafeno Nas baterias atuais é usado um catodo de óxido de metal, um anodo de grafite e lítio na forma de um sal. Durante a descarga da bateria, o lítio é forçado para fora do anodo e ao recarregar o processo é revertido. É precisamente a capacidade do anodo de armazenar e transferir o lítio durante os ciclos de carga e descarga que determinam a densidade da bateria e é exatamente nessa área em que o grafeno entra. Embora o grafite seja composto de folhas de grafeno empilhadas naturalmente pela natureza, os pesquisadores conseguiram tornar o material muito mais eficiente para a tarefa produzindo uma espécie de grafite manufaturado, criado a partir da combinação de folhas individuais de grafeno com milhões de pequenos orifícios de 10 a 20 nm de comprimento. Com isso, em vez de os íons de lítio precisar passar pelas bordas de cada camada de grafeno, eles podem passar através delas, tornando o processo muito mais eficiente. A modificação foi potencializada pela introdução de granulos de silício entre as camadas de grafeno. Cada átomo de silício permite armazenar 4 ions de lítio, enquanto que são necessários 6 átomos de carbono do grafeno para armazenar um único ion. Com a combinação das duas técnicas, chegaram a uma bateria capaz de armazenar 10 vezes mais 2
  5. 5. energia que uma bateria li-ion atual com o mesmo volume e pode ser carregada em apenas 15 minutos, contra duas horas das atuais. Por enquanto, a única grande diferença entre esta super-bateria e as atuais é o anodo, o que abre a possibilidade de ganhos ainda superiores serem obtidos com modificações também no catodo e no eletrólito. O grande problema por enquanto é como repetir a técnica em escala industrial, já que fabricar anodos de bateria empilhando individualmente folhas de grafeno processado tende a ser muito caro e demorado. Pode demorar vários anos até que alguém apareça com uma solução para produzir as super-baterias em larga escala. 2.Objetivo O objetivo deste trabalho é produzir e avaliar amostra de grafeno, a fim de avaliar e testar suas propriedades de condutividade, posteriormente testa-lo para aprimoramento de baterias a qual será utilizada como suprimento de eletricidade para motores elétricos. Resultados esperados Os principais resultados esperados nesta pesquisa são listados a seguir: · Concepção de modelos do material “Grafeno” . · Um estudo sobre a condutividade gerada pelos modelos. · Um estudo quantitativo sobre algumas técnicas de melhoramento de baterias em velocidade de carregamento e potência de armazenamento · A publicação de um artigo sobre o tema da pesquisa. 3
  6. 6. 3.Metodologia A seguir estão listadas as principais atividades que serão realizadas a durante a pesquisa. Revisão bibliográfica. Nesta etapa serão estudados artigos e livros sobre baterias em gerias e a condutividade do grafeno em baterias. Ao fim desta etapa será produzido um relatório sobre o tema estudado. Planejamento dos experimentos. Nesta etapa serão definidos experimentos cujo objetivo é melhorar o nível de baterias ao ponto de serem utilizadas para o sistema de propulsão elétrica. No final será redigido um plano de experimentos. Modelagem. Nesta etapa serão executados os experimentos planejados e, com base nos padrões observados, serão concebidos e implementados modelos de experimentos. Avaliação. Nesta etapa os modelos serão simulados e os sistemas gerados artificialmente serão avaliados. Os resultados serão relatados em um artigo. Os modelos mais adequados serão usados na avaliação. Escrita e publicação. Nesta etapa será escrito um artigo com os resultados da pesquisa. Também será escrita a dissertação de mestrado. Esta etapa culmina com a entrega e a apresentação da dissertação. 4.Cronograma Atividade mês 2015 2016 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 Revisão bibliográfica Planejamento dos experimentos Modelagem Avaliação dos resultados Escrita e publicação 4
  7. 7. 5.Referências Kholmanov IN, Cavaliere E, Cepek C, Gavioli L. “Catalytic chemical vapor deposition of methane on graphite to produce graphene structures”. Carbon. 2010, 48: 1619-1625. Frazier RM, Daly DT, Swatloski RP, Hathcock KW. Recent Progress in Graphene- Related Nanotechnologies. Recent Nanotechnology. 2009, 3: 164-176. Baluch AS, Wilson B, Miller JC. Patenting graphene: opportunities and challenges. Nanotechnol. Law & Business, 2008. D. Srivastava, C. Wei and K. Cho, Appl. Mech. Rev. 56, 215 (2003). 5
  8. 8. 5.Referências Kholmanov IN, Cavaliere E, Cepek C, Gavioli L. “Catalytic chemical vapor deposition of methane on graphite to produce graphene structures”. Carbon. 2010, 48: 1619-1625. Frazier RM, Daly DT, Swatloski RP, Hathcock KW. Recent Progress in Graphene- Related Nanotechnologies. Recent Nanotechnology. 2009, 3: 164-176. Baluch AS, Wilson B, Miller JC. Patenting graphene: opportunities and challenges. Nanotechnol. Law & Business, 2008. D. Srivastava, C. Wei and K. Cho, Appl. Mech. Rev. 56, 215 (2003). 5

×