Henrique de Araujo Chagas

Modelagem Molecular de Supercapacitores e Interfaces Eletroquímicas: Investigação computacional dos mecanismos moleculares responsáveis pelo armazenamento eletrostático de energia em supercapacitores, utilizando principalmente simulações de dinâmica molecular. A pesquisa caracteriza a formação da dupla camada elétrica na interface eletrodo–eletrólito, analisando distribuição espacial de íons, perfis de potencial eletrostático, energias de interação, capacitância e densidade de energia. São estudados dispositivos constituídos por eletrodos de materiais bidimensionais e diferentes classes de eletrólitos, buscando estabelecer relações entre organização molecular da interface e desempenho eletroquímico. O objetivo central é identificar princípios físico-químicos que permitam otimizar a eficiência energética de supercapacitores por meio do controle das propriedades do eletrodo, do eletrólito e da interface.

Hidratação, Temperatura e Composição de Eletrólitos em Supercapacitores: Estudo sistemático dos efeitos da hidratação, temperatura e composição química dos eletrólitos sobre a estrutura da dupla camada elétrica e o desempenho de supercapacitores. A pesquisa investiga líquidos iônicos como [emim][BF4], [cho][gly] e outros sistemas hidratados, avaliando como a presença de água modifica mobilidade iônica, coordenação, organização interfacial, interações eletrodo–eletrólito, capacitância e densidade de energia. Também são analisadas variações de temperatura e modificações na composição aniônica, incluindo combinações de cloreto e brometo. Essas investigações buscam determinar condições nas quais maior mobilidade e reorganização molecular do eletrólito possam ser obtidas sem comprometer a estabilidade da dupla camada elétrica e a eficiência do dispositivo.

Engenharia de Eletrodos e Arquiteturas de Supercapacitores: Investigação do papel desempenhado pela composição, geometria e arquitetura dos eletrodos sobre as propriedades eletroquímicas de supercapacitores. A linha compreende estudos comparativos entre grafeno e grafino, avaliação do espaçamento entre superfícies eletrificadas e desenvolvimento de arquiteturas contendo camadas ou condutores internos integrados ao dispositivo. As simulações permitem analisar como modificações estruturais alteram confinamento iônico, distribuição de potencial, formação da dupla camada elétrica, capacitância e diferentes medidas de densidade de energia. O objetivo é distinguir efeitos genuinamente interfaciais de efeitos associados à geometria global do dispositivo e identificar estratégias de engenharia capazes de maximizar o aproveitamento energético dos materiais utilizados nos eletrodos.

Eletrólitos Sustentáveis para Armazenamento Eletroquímico de Energia: Desenvolvimento e avaliação computacional de eletrólitos de menor impacto ambiental para aplicação em supercapacitores, incluindo líquidos iônicos biocompatíveis e biodegradáveis derivados de aminoácidos e solventes eutéticos profundos naturais (NADES). Por meio de dinâmica molecular, são investigadas propriedades como organização estrutural, mobilidade molecular, redes de ligações de hidrogênio, formação da dupla camada elétrica, interação com eletrodos de carbono, capacitância e densidade de energia. A pesquisa busca determinar de que maneira a composição molecular desses eletrólitos pode ser ajustada para conciliar biocompatibilidade, estabilidade, transporte iônico e desempenho eletroquímico, contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias mais sustentáveis de armazenamento de energia.