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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38827
Tipo: Dissertação
Título: Investigação das propriedades estruturais e eletroquímicas de óxidos tipo Perovskita aplicados em armazenamento de energia e eletrólise da água
Autor(es): Andrade, Camila Rêgo de
Orientador: Silva, Kelly Cristiane Gomes da
Coorientador: Aquino, Flávia de Medeiros
Membro da Banca: Abrahao, Raphael
Membro da Banca: Pimentel, Patrícia Mendonça
Resumo: Diante da crescente demanda energética e da busca por soluções sustentáveis, o desenvolvimento de novos materiais para armazenamento e conversão de energia tem se tornado fundamental. Nesse contexto, destacam-se os supercapacitores e a eletrólise da água, cujos desempenhos se relacionam diretamente com propriedades eletroquímicas dos materiais utilizados. Sabendo disso, o objetivo deste trabalho foi investigar a utilização de perovskitas do tipo PrMO3 e LaMO3 (sendo M = Co ou Ni) como material ativo de eletrodo de supercapacitor e como catalisador para a reação de evolução do oxigênio (OER, que é a semirreação anódica da eletrólise da água). Para tanto, esses materiais foram obtidos a partir do método de síntese da gelatina, resultando em quatro amostras (P1, P2, L1 e L2), que, então, foram caracterizadas, do ponto de vista estrutural, pelas técnicas de Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) Espectrofotometria UV-Vis e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e, do ponto de vista eletroquímico, pelos ensaios de Voltametria Cíclica (CV), Carga e Descarga Galvanostática (GCD), Voltametria de Varredura Linear (LSV) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS), a fim de mensurar a capacitância específica e a atividade catalítica desses materiais. Com base nos padrões de difração obtidos, confirmou-se a formação da fase perovskita em todas as amostras. Nos espectros de FTIR, observou-se a presença de bandas referentes às ligações metal-oxigênio presentes nas famílias de perovskitas investigadas nesta pesquisa. Através dos espectros UV-Vis, foi estimado o band gap dos materiais, atuando como um indicativo de suas condutividades elétricas, os quais, obtiveram valores entre 2,20 eV e 3,60 eV. As micrografias mostraram uma boa distribuição de poros e partículas submicrométricas, formando alguns aglomerados. Quanto ao desempenho eletroquímico, as amostras apresentaram caráter pseudocapacitivo, sendo os maiores valores de capacitância obtidos por P1 (PrCoO3 → 184,27 F.g-1 em 1 A.g-1) e L2 (LaNiO3/NiO → 142,29 F.g-1 em 1 A.g-1). Já, se tratando da OER, os resultados sugerem que os materiais apresentam excelente desempenho, sendo a amostra P2 (PrNiO3/NiO/Pr6O11) a que obteve o menor sobrepotencial (325 mV com inclinação de Tafel igual a 56,58 mV.dec-1), maior área de superfície eletroquimicamente ativa (ECSA = 130 cm²) e menor resistência a transferência de carga. Portanto, os materiais investigados são candidatos promissores para aplicações em eletrodos de supercapacitores e catalisadores de OER.
Abstract: In the midst of growing energy demand and the search for sustainable solutions, the development of new materials for energy storage and conversion has become essential. In this context, supercapacitors and water electrolysis stand out, whose performances are directly related to the electrochemical properties of the materials employed. Knowing that, the objective of this work is to investigate the use of perovskites of PrMO3 and LaMO3 type (M = Co or Ni) as an active material applied as electrode in supercapacitor and as catalysts for the oxygen evolution reaction (OER, which is the anodic half-reaction of water electrolysis). For this purpose, these materials were obtained using the gelatine synthesis method, resulting in four samples (P1, P2, L1 and L2), which were, then, characterized, from a structural point of view, using X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), UV–Vis spectrophotometry and Scanning Electron Microscopy (SEM), and, from a electrochemical point of view, using Cyclic Voltammetry (CV), Galvanostatic Charge–Discharge (GCD), Linear Sweep Voltammetry (LSV) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), in order to evaluate the specific capacitance and catalytic activity of the materials. Based on the diffraction patterns, the formation of the perovskite phase was confirmed for all samples. FTIR spectra revealed the presence of bands associated with metal–oxygen bonds characteristic of the investigated perovskite families. From the UV–Vis spectra, the band gap energies of the materials were estimated as an indication of their electrical conductivity, which obtained values between 2,20 eV and 3,60 eV. SEM micrographs showed a good distribution of pores and submicrometric particles, forming some agglomerates. Regarding electrochemical performance, the samples exhibited pseudocapacitive behavior, with the highest specific capacitance values obtained for P1 (PrCoO₃ → 184.27 F g⁻¹ at 1 A g⁻¹) and L2 (LaNiO₃/NiO → 142.29 F g⁻¹ at 1 A g⁻¹). Concerning OER activity, the results suggest that the materials present excellent performance, with sample P2 (PrNiO₃/NiO/Pr₆O₁₁) obtaining the lowest overpotential (325 mV with a Tafel slope equal to 56.58 mV.dec⁻¹), the highest electrochemically active surface area (ECSA = 130 cm²), and the lowest charge-transfer resistance. Therefore, the investigated materials are promising candidates for applications as supercapacitor electrodes and OER catalysts.
Palavras-chave: Materiais para eletrodo
Eletrocatalisadores
Perovskitas
Supercapacitores
OER
Electrode material
Electrocatalyst
Perovskites
Supercapacitor
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia de Energias Renováveis
Programa: Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38827
Data do documento: 25-Fev-2026
Aparece nas coleções:Centro de Energias Alternativas e Renováveis (CEAR) - Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis

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