Desenvolvimento de nanocompósitos constituído de ZIF-67, MoS2 e nanotubos de carbono para aplicações em armazenamento eletroquímico de hidrogênio

Abstract

A utilização da energia do hidrogênio em substituição aos combustíveis fósseis pode contribuir significativamente para a redução das emissões de gases poluentes e para a transição para uma matriz energética mais sustentável. Porém, o gás hidrogênio possui características físicas que dificultam o armazenamento e o transporte do gás, como baixo ponto de ebulição e baixa densidade no estado gasoso. Este projeto teve por objetivo o desenvolvimento de nanocompósitos híbridos baseados na formação do compósito de ZIF-67 e nanotubos de carbono modificados com sulfeto de molibdênio para o armazenamento eletroquímico de hidrogênio. Com o propósito de investigar a morfologia e composição dos nanocompósitos foram realizadas as análises de MEM e Espectroscopia por Dispersão de Elétrons (EDS). As análises de MEV mostraram que as morfologias características dos ZIF-67 e dos nanotubos de carbono modificados não sofreram modificação após a formação do MoS2/ nanotubos de carbono modificados e incorporação do ZIF-67. As análises de EDS confirmaram a presença dos elementos dos reagentes nos compósitos após os processos de síntese. As curvas de voltametria cíclica apresentaram picos/ombros de adsorção-dessorção de hidrogênio e as medições de carga-descarga indicaram capacitância específica gravimétrica de aproximadamente 96,48 F g-1 e capacidade específica de descarga de hidrogênio de 34,4 mAh g-1 a uma densidade de corrente aplicada de 1 A g-1.

The use of hydrogen energy to replace fossil fuels can significantly contribute to the reduction of polluting gas emissions and the transition to a more sustainable energy matrix. However, hydrogen gas has physical characteristics that make it difficult to store and transport the gas, such as a low boiling point and low density in the gaseous state. This project aimed to develop hybrid nanocomposites based on the formation of the ZIF-67 compound and carbon nanotubes modified with molybdenum sulfide for the electrochemical storage of hydrogen. With the purpose of investigating the morphology and composition of the nanocomposites, SEM and Electron Dispersion Spectroscopy (EDS) analyzes were carried out. SEM analyzes demonstrated that the characteristic morphologies of ZIF-67 and FMWCNT did not change after the formation of MoS2/FMWCNT and incorporation of ZIF-67. EDS analyzes confirmed the presence of reagent elements in the compounds after the synthesis processes. The cyclic voltammetry curves showed hydrogen adsorption-desorption peaks/shoulders and the chargedischarge depths indicated a specific gravimetric capacitance of approximately 96.48 F g-1 and specific hydrogen discharge capacity of 34.4 mAh g-1 at an applied current density of 1 A g-1.