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dc.creatorMoraes, Alex Silva de-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4858211392729449por
dc.contributor.advisor1Lopes, Mauro Chierici-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9184566860150155por
dc.contributor.advisor-co1Silva, Juarez Lopes Ferreira da-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7424727996189469por
dc.date.accessioned2024-03-14T18:37:35Z-
dc.date.issued2024-02-21-
dc.identifier.citationMoraes, Alex Silva de. Investigação de Eletrólitos para Armazenamento de Energia: Uma Abordagem Multiescala Utilizando a Teoria do Funcional da Densidade, Dinâmica Molecular e o Método dos Elementos Finitos. 2024. 163 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava.por
dc.identifier.urihttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/2179-
dc.description.resumoSimulações computacionais desempenham um papel importante no avanço de novas tecnologias para dispositivos de armazenamento de energia (DAEs), como baterias e super-capacitores, uma vez que com elas conseguimos, por exemplo, prever propriedades dos materiais, facilitando o trabalho experimental, ou até entender características que não são acessíveis por meio de experimentos, como a estrutura molecular detalhada de um sistema. Diferentes métodos podem ser aplicados dependendo do tipo de estudo que se busca. Neste trabalho, três técnicas são utilizadas para estudar problemas relacionados a DAEs, com o objetivo de explorar diferentes aspectos dos sistemas eletroquímicos e entender como cada tipo de simulação pode ser utilizada no estudo desses sistemas. No primeiro trabalho, a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) foi utilizada para investigar as características estruturais de líquidos iônicos que podem maximizar a janela de estabilidade eletroquímica de eletrólitos. Demonstramos que sistemas com altas janelas eletroquímicas podem ser obtidos com a combinação de cátions alifáticos ligados a grupos funcionais doadores de elétrons e ânions ligados a grupos funcionais receptores de elétrons. No segundo trabalho, a Dinâmica Molecular (MD) foi usada para avaliar a influência dos parâmetros (i) tamanho da caixa de simulação, (ii) número de simulações independentes, e (iii) fator de escala de carga nos resultados da simulção. Observamos que o tamanho da caixa e o número de simulações independentes não afetam significativamente propriedades estruturais; por outro lado, propriedades de transporte possuem uma forte dependência desses fatores. Além disso, foi verificado que fator de escala possui uma influência significativa em todos os parâmetros. Finalmente, no terceiro trabalho, o Método dos Elementos Finitos (FEM) foi utilizado para explorar a validade da equação de Poisson–Nernst–Planck para a descrição da dupla camada elétrica, formada na interface eletrodo/eletrólito. Demonstramos que a aproximação linear da equação de Poisson–Nernst–Planck (PNP) é adequada para baixos potenciais aplicados (≈ 25 mV), porém, para potenciais mais altos, a solução não linear da equação de PNP é necessária. Com este trabalho, pode-se verificar que para cada tipo de problema a ser estudado, um método computacional específico pode ser o mais adequado. Ademais, os métodos podem ser combinados para um entendimento mais aprofundado do sistema; essa combinação é chamada de simulação multiescala.por
dc.description.abstractComputational simulations play an important role in advancing new technologies for energy storage systems (ESSs), such as batteries and supercapacitors, as they allow us, for example, to predict material properties, facilitating experimental work, or even to understand characteristics that are not accessible through experiments, such as the detailed molecular structure of a system. Different methods can be applied depending on the type of study being pursued. In this work, three techniques are used to study problems related to ESSs, to explore different aspects of electrochemical systems, and to understand how each type of simulation can be used in the study of these systems. In the first work, Density Functional Theory (DFT) was used to investigate the structural characteristics of ionic liquids that can maximize the electrochemical stability window of electrolytes. We demonstrated that systems with high electrochemical windows can be obtained with the combination of aliphatic cations attached to electron-donating functional groups and anions attached to electron-withdrawing functional groups. In the second work, Molecular Dynamics (MD) was used to evaluate the influence of parameters (i) simulation box size, (ii) number of independent simulations, and (iii) charge scaling factor on simulation results. We observed that the box size and the number of independent simulations do not significantly affect structural properties; however, transport properties exhibit a strong dependence on these factors. Additionally, it was found that the scaling factor has a significant influence on all parameters. Finally, in the third work, the Finite Element Method (FEM) was used to explore the validity of the Poisson–Nernst–Planck equation for describing the electric double layer formed at the electrode/electrolyte interface. We demonstrated that the linear approximation of the Poisson-Nernst-Planck (PNP) equation is adequate for low applied potentials (≈ 25 mV); however, for higher potentials, the nonlinear solution of the PNP equation is necessary. With this work, it can be seen that for each type of problem to be studied, a specific computational method may be most suitable. Moreover, methods can be combined for a deeper understanding of the system; this combination of different methods is called multiscale simulation.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Fabiano Jucá (fjuca@unicentro.br) on 2024-03-14T18:37:35Z No. of bitstreams: 1 Tese - Alex Silva de Moraes.pdf: 52358217 bytes, checksum: a8d1f9cee6152588bada23049ac30c3d (MD5)eng
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2024-03-14T18:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Alex Silva de Moraes.pdf: 52358217 bytes, checksum: a8d1f9cee6152588bada23049ac30c3d (MD5) Previous issue date: 2024-02-21eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.formatapplication/pdf*
dc.thumbnail.urlhttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/retrieve/9428/Tese%20-%20Alex%20Silva%20de%20Moraes.pdf.jpg*
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Estadual do Centro-Oestepor
dc.publisher.departmentUnicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologiapor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUNICENTROpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química (Doutorado)por
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectTeoria do Funcional da Densidadepor
dc.subjectDinâmica Molecularpor
dc.subjectMétodo dos Elementos Finitospor
dc.subjectDispositivos de Armazenamento de Energiapor
dc.subjectEletrólitopor
dc.subjectJanela Elequímicapor
dc.subjectDensity Functional Theoryeng
dc.subjectMolecular Dynamicseng
dc.subjectFinite Element Methodeng
dc.subjectEnergy Storage Systemseng
dc.subjectElectrolyteeng
dc.subjectElectrochemical Windoweng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.titleInvestigação de Eletrólitos para Armazenamento de Energia: Uma Abordagem Multiescala Utilizando a Teoria do Funcional da Densidade, Dinâmica Molecular e o Método dos Elementos Finitospor
dc.typeTesepor
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)

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