PPGIO: Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Instrumentação e Óptica Aplicada
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DEFESA DE TESE DE DOUTORADO
TÍTULO:
“FABRICAÇÃO DE SUPERCAPACITORES ASSIMÉTRICOS DE ALTA PERFORMANCE BASEADO EM DIFERENTES ÓXIDOS METÁLICOS DE TRANSIÇÃO DOPADOS COM NANOFOLHAS DE NITRETO DE CARBONO GRAFÍTICO”
RAPHAEL DE SOUZA DOS SANTOS
Com o imponente desenvolvimento tecnológico e a vasta exploração de diferentes formas de geração de energia elétrica, houve a necessidade do desenvolvimento de dispositivos armazenadores de energia mais versáteis e eficientes. Os supercapacitores enquadram-se de maneira promissora nessa lacuna e têm sido o foco de diversas instituições de pesquisa ao redor do mundo. Com isso, este trabalho tem como objetivo demonstrar a fabricação de diferentes eletrodos revestidos com óxidos metálicos de transição dopados com g-C3N4, a fim de construir supercapacitores com boa performance eletroquímica, armazenamento de energia e eficiência.
A síntese de cinco diferentes óxidos metálicos foi realizada neste trabalho, com o intuito de fabricarmos materiais promissores para revestimento de eletrodos. Empregamos diferentes técnicas de análise, tais como: Voltametria Cíclica, Carga-Descarga Galvanostática e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica, Difração por Raio-X, Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier e Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo. A síntese de óxido de metal de transição (M = Cu, Mn, Co, Ni, Fe) dopado com nitreto de carbono grafítico (g-C3N4) foi realizada por polimerização térmica. O g-C3N4 foi usado para aumentar a área de superfície do revestimento, e isso resultou na melhor aderência dos óxidos metálicos, fornecendo mais locais eletroativos para a reação Faradaica.
De acordo com os resultados apresentados, o nitreto de carbono grafítico com óxido de níquel (g-C3N4/NiO) demonstrou a mais alta capacitância específica (815,6 F/g), com uma boa estabilidade cíclica em diferentes taxas de varredura, bem como a maior eficiência Coulômbica (85%) em 0,5 A/g entre os cinco eletrodos analisados. O desempenho eletroquímico do eletrodo revestido com óxido de ferro (g-C3N4/Fe2O3) apresentou ótima capacitância (697,5 F/g) em comparação aos outros quatro eletrodos revestidos. O eletrodo de óxido de cobalto (g-C3N4/CoO) e manganês (g-C3N4/Mn3O2) alcançaram 458,3 e 436,3 F/g, respectivamente, e o óxido de cobre (g-C3N4/CuO) atingiu 154,5 F/g. Todos os cinco eletrodos revestidos obtiveram bons valores de eficiência coulômbica. A análise por Espectroscopia de Impedância demonstrou, através do diagrama de Nyquist, que os cinco eletrodos com os óxidos metálicos apresentaram capacidade de armazenamento (ou retenção) de cargas coerentes com a literatura de supercapacitores. Todos os eletrodos utilizaram a mesma concentração de 6 mols de KOH como eletrólito para que as análises eletroquímicas fossem realizadas. De maneira geral, os resultados revelam que os eletrodos revestidos de nitreto de carbono grafítico com óxido de metal são promissores na aplicação de supercapacitores, apresentando boas características eletroquímicas.
Banca Examinadora composta pelos Doutores:
Profa. Dra. Ana Lucia Ferreira de Barros, Orientador, CEFET/RJ
Profa. Dra. Lilian Ferreira de Senna, UERJ
Prof. Dr. Elivelton Alves Ferreira, UFF
Prof. Dr. Leandro Marques Samyn, CEFET/RJ
Prof. Dr. Diego Barreto Haddad, CEFET-RJ
Local e data: 27 de junho de 2023 às 09h00 - Quinta-feira, na Sala de aula online – Plataforma Teams.
DEFESA DE QUALIFICAÇÃO de FELIPE HUGO BRAGA BITTAR
“Otimização da Técnica de Triangulação de Potências Utilizando Redes Neurais Artificiais ”
Comunicação óptica no espaço livre (FSO) é uma tecnologia sem fio que usa um feixe luminoso como portadora para transmitir dados através do espaço livre, i.e. atmosfera terrestre ou vácuo. Esse tipo de comunicação exige pelo menos dois transceptores em linha de visada direta, podendo ser aplicado em diversas situações como redes ópticas móveis, redes de acesso, recuperação de desastres, aplicações militares etc. De fato, o FSO tornou-se uma solução atraente por ser uma tecnologia de banda larga com menor consumo de energia, segurança inerente contra espionagem e livre uso comercial sem requisitos de licença. Apesar das vantagens, alguns desafios a respeito do canal atmosférico terrestre devem ser superados na prática.
A tecnologia FSO é suscetível às condições climáticas, perda de sinal devido a obstáculos físicos, cargas de vento e a turbulência atmosférica que causa o desvanecimento da potência do sinal luminoso e o desalinhamento do feixe óptico. Portanto, de modo a aumentar a confiabilidade e disponibilidade dos enlaces FSO, o efeito da deflexão do feixe pela turbulência atmosférica deve ser mitigado rastreando-se o feixe luminoso para que os transceptores permaneçam alinhados. Após exposto o desafio que a turbulência atmosférica impõe a tecnologia FSO, esse trabalho consiste na investigação de otimização da técnica de rastreio do feixe óptico pela triangulação de potências através do uso de Redes Neurais Artificiais do tipo perceptron múltiplas camadas (RNA-MLP). Resultados preliminares mostram que a utilização da RNA-MLP, na média, reduz o tempo de resposta da técnica de triangulação de potências em cerca de 6 vezes, além de otimizar o range dinâmico do sistema de rastreamento.
Banca Examinadora composta pelos Doutores:
Vinicius Nunes Henrique Silva, Orientador, UFF
Ana Lucia Ferreira de Barros, CEFET Andres Pablo Lopez Barbero, UFF
Alexandre Bessa, UFF
Local e data: 30 de janeiro de 2023 às 10h00
Plataforma Google Meet:
(meet.google.com/mhm-amje-zqn)