Líquidos iônicos em interfaces: estudo computacional empregando modelos polarizáveis

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Pereira, Guilherme Ferreira Lemos [UNIFESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de São Paulo
• Palavras-chave em Português: Dinâmica molecular; Líquido iônico; Supercapacitores; Eletrólito; Potencial constante; Molecular dynamic; Ionic liquid; Supercapacitors; Eletrolyte; Constant potential
• Link de acesso: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/56210

Líquidos iônicos contendo cátions fosfônio com cadeias alquílicas curtas apresentam baixa viscosidade além de alta estabilidade eletroquímica. Estas propriedades fazem deles ótimos candidatos para eletrólitos para capacitores de dupla camada elétrica (CDCE). Neste trabalho realizou-se simulações de dinâmica molecular (DM) do líquido iônico formado pelo cátion 2-(metoxi)-etil-trietil-fosfônio [P222,2O1] e pelo ânion [bis(trifluorometanossulfonil)]imidato [NTf2] confinado em eletrodos de grafeno planos e nanoporosos. Os eletrodos foram simulados utilizando um modelo de potencial constante, que permite que as cargas dos átomos de carbono do eletrodo possam flutuar. Apesar da função éter na cadeia mais longa de fosfônio, os íons se organizam em camadas de carga alternada perto da superfície dos eletrodos planares. A capacitância diferencial no eletrodo negativo é menor do que no eletrodo positivo, o que reflete o maior tamanho dos cátions fosfônio. Dentro dos poros de 8,2 Å, os íons se organizam em uma monocamada, enquanto que nos poros maiores (12 Å) há uma camada de átomos de nitrogênio do ânion e duas camadas de átomos de fósforo do cátions fosfônio. Em ambos os eletrodos porosos, os íons de mesma carga são adsorvido principalmente um na frente do outro entre folhas de grafeno devido à alta carga imagem dos átomos de carbono do eletrodo geradas pelos íons. No eletrodo de poro mais estreito, a capacitância varia com a diferença de potencial aplicada, o que afeta a densidade de energia global do eletrodo.O que resulta em uma melhor performance do eletrodo com poro maior em voltagens acima de 3,4 V.