Obtenção de nonofolhas de grafite expandido (GNs) visando a incorporação em eletrólito polimérico sólido para potencial uso em células solares sensibilizadas por corante.
Abstract
Uma das principais desvantagens encontradas pelas células fotovoltaicas está
relacionada à utilização de eletrólito líquido, pois estes podem apresentar
vazamentos durante a selagem e funcionamento, o que acaba por limitar a
durabilidade e estabilidade do eletrólito. Entretanto estes problemas podem ser
resolvidos utilizando eletrólitos poliméricos sólidos ou gel, apesar de ser observado
uma diminuição do potencial de circuito aberto (Voc). A adição de materiais
carbonosos, como nanotubos de carbono (NTC) e derivados do grafeno em
eletrólitos poliméricos é uma alternativa interessante para aumentar a eficiência das
Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs). Assim, o grafite expandido posteriormente
seccionado em forma de nanofolhas (GNs), pode ser adicionado a eletrólitos
poliméricos, devido à sua capacidade de promover condução eletrônica, além de
suas propriedades catalíticas. Portanto o objetivo deste trabalho é de apresentar a
síntese e caracterização de um eletrólito polimérico sólido baseado em goma
xantana (XG), dissolvido em água deionizada, contendo diferentes concentrações de
nanofolhas de grafite expandido (GNs), além de reticulantes e plastificantes. Para
isto o grafite foi expandido através de um forno micro-ondas em temperaturas na
faixa de 300 – 900 °C por um período 5 minutos e posteriormente submetido ao
processo de banho de ultrassom em uma solução de álcool absoluto, resultando
portanto, em nanofolhas de grafite expandido (GNs). Com as concentrações de 0,1;
0,3; 0,5 e 0,7% em massa de (GNs), em relação à massa do polímero goma xantana
(XG) e com adições de agentes reticulantes e plastificantes, foi realizado a síntese
do material que resultou em um eletrólito polimérico sólido flexível para aplicação
nas (DSSCs). Todo o material empregado para a fabricação do eletrólito polimérico
sólido foi caracterizado por meio de técnicas como microscopia eletrônica de
varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia de força
atômica (AFM), difração de raios-X (DRX), espectroscopia Raman, infravermelho
com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA),
espectroscopia na região ultravioleta-visível (Uv-Vis), voltametria cíclica (VC) e
espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Os resultados obtidos mostram
que a goma xantana (XG) com adições de (GNs) reticulantes e plastificantes formam
um eletrólito polimérico sólido e flexível que apresenta uma condutividade iônica na
ordem de 10-3 S.cm -1 a temperatura ambiente. Estes valores de condutividade são
superiores quando comparados a outros eletrólitos biodegradáveis encontrados na
literatura, demostrando ter uma boa resposta para aplicações em DSSCs.
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