Construção de supercapacitores de estado quasi-sólido baseados em polímeros condutores como materiais

Orientador: Prof. Dr. Marcio VidottiCoorientadora: Profa. Dra. Izabel Cristina Riegel VidottiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 19/08/2022Inclui referênciasResumo: Esse trabalho traz o estudo de um eletrólito gel a partir do polímero natural alginato para a construção de um supercapacitor simétrico utilizando filmes de polipirrol (PPI) como material ativo. A síntese eletroquímica dos filmes de PPI foi estudada em função da carga de deposição. Os melhores resultados de capacitância específica e de resistência de transferência de carga foram obtidos com a carga de deposição de 500 mC cm-2. O preparo do gel de alginato foi realizado utilizando três cátions distintos (Ca2+, Zn2+, Ni2+). Os géis foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e reologia. Os diferentes reticulantes demonstraram influenciar nas propriedades físico-químicas dos géis, principalmente com relação ao tamanho dos poros e viscosidade dos géis. Ainda, o sistema formado pelos géis de alginato e o filme de PPI foi caracterizado eletroquimicamente por voltametria cíclica (VC) e curvas galvanostáticas de carga e descarga (GCD). Com relação à caracterização eletroquímica, os géis apresentaram comportamento semelhante, com valores de capacitância específica de 29,68, 30,13 e 34,92 mF cm-2 a 0,3 mA cm-2 e durabilidade de 82, 84 e 92% para os géis ALG-Ca2+, ALG-Ni2+ e ALG-Zn2+, respectivamente. O gel de alginato formado com cálcio (ALG-Ca2+) demonstrou as melhores propriedades mecânicas para utilização como eletrólito gel para a construção do supercapacitor. O dispositivo simétrico foi montado em uma arquitetura coin cell e apresentou boa capacitância de célula, de 39,5 F g-1 a 0,2 A g-1 e capacitância específica de 159 F g-1 a 0,2 A g-1, com durabilidade após 2000 ciclos GCD de 70,9%. Ainda, três dispositivos foram ligados em série e demonstraram ser capazes de ligar um LED. Estudos com relação à influência da temperatura no desempenho do supercapacitor foram realizados variando a temperatura de 10 a 60°C e foram avaliados através de VC e GCD. O dispositivo apresentou aumento da magnitude de corrente do sistema observado pelas VC e aumento da capacitância com o aumento da temperatura, porém quando o sistema foi resfriado, observou-se a perda de eletroatividade quando exposto por longo período às temperaturas mais elevadas deste estudo.Abstract: This work brings the study of a gel electrolyte from the natural polymer alginate for the construction of a symmetric supercapacitor using polypyrrole films (PPy) as active material. The electrochemical synthesis of PPy films was studied as a function of the deposition charge. The best results of specific capacitance and charge transfer resistance were obtained to the deposition charge of 500 mC cm-2. The preparation of the alginate gel was performed using three distinct cations (Ca2+, Zn2+, Ni2+), which were characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and rheology. The different crosslinkers are shown to influence the physicochemical properties of gels, mainly regarding to the pore size and gels viscosity. Also, the system formed by the alginate gels and the PPy film was electrochemically characterized by cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic chargedischarge curves (GCD). Regarding electrochemical characterization, the gels presented similar behavior, with specific capacitance values of 29.68, 30.13, and 34.92 mF cm-2 at 0.3 mA cm-2 and durability of 82, 84 e 92% to ALG-Ca2+, ALG-Ni2+, and ALG-Zn2+, respectively. Calcium alginate gel (ALG-Ca2+) has demonstrated the best mechanical properties for use as a gel electrolyte to build the supercapacitor. The symmetric device was assembled on a coin cell architecture and presented a good cell capacitance of 39.5 F g-1 at 0.2 A g-1, and a specific capacitance of 159 F g-1 at 0,2 A g-1, with the durability of 70.9% after 2000 GCD cycles. In addition, three devices were connected in series and demonstrated to be able to light up a LED. Studies regarding the influence of temperature on supercapacitor performance were performed by varying the temperature from 10 to 60°C and were evaluated using CV and GCD. The device showed an increase in the current magnitude of the system observed by the CV and an increase in capacitance with the increament of temperature, but when the system was cooled down, the loss of electroactivity of the system was observed when exposed to long periods at higher temperatures

CLUBE DE CIÊNCIAS UNPESPAR: ALFABETIZAÇÃO CIENTÍFICA E INTEGRAÇÃO DA UNIVERSIDADE COM OUTROS SETORES DA SOCIEDADE

A educação em Ciências deve se apresentar de maneira indissociável das atividades experimentais para propiciar o desenvolvimento de habilidades processuais ligadas ao processo científico no ensino dinâmico de ciências. A prática experimental aliada ao ensino de Ciências, contudo, apresenta-se como um contraponto na realidade de diversas escolas brasileiras, devido a uma série de fatores, que envolvem limitações de infra-estrutura e capacitação docente. Neste contexto os “Clubes de Ciências” surgem como importante meio de integração, preenchendo lacunas no ensino formal e auxiliando no fortalecimento do indivíduo como cidadão crítico. Além de aproximar os alunos dos cursos de licenciatura dos alunos em idade escolar de modo a ampliar o entendimento e fundamentar os conceitos e teorias aprendidas nas atividades de ensino e/ou pesquisa, consolidando e complementando o aprendizado da sala de aula com a prática. Assim, o Clube de Ciências UNESPAR teve como objetivo principal aproximar os alunos em idade escolar da universidade, promovendo a inserção social e alfabetização científica, aproximando a academia das comunidades adjacentes. Deste modo foram promovidos encontros semanais com alunos do ensino fundamental II para a realização de experimentos simples com materiais caseiros e de laboratório abordando temas do cotidiano e científicos atuais, como microbiologia e saúde pública, DNA e biotecnologia, ecologia e conservação da natureza, dentre outros. As expressões e reflexões desses alunos após a participação no projeto refletem o desenvolvimento de habilidades relacionadas à aquisição de conhecimento, colaboração, pensamento crítico, criatividade, protagonismo estudantil e encantamento pela ciência. O presente relato de experiência reflete a importância de ações transformadoras que promovam a integração da universidade com outros setores da sociedade

Fatores maternos de vacas leiteiras de baixa produção que podem influenciar nas concentrações de paraoxonase-1 do neonato / Maternal factors of low production dairy cows that can influence the neonate paraoxonase-1 concentrations

Vacas periparturientes apresentam altas demandas metabólicas, taxas de inflamação e consequentemente risco de desenvolver patologias. O cálcio é um dos minerais com demanda extenuante a esses animais, sendo baixas concentrações cálcicas responsáveis pelo acometimento do sistema imune de vacas e seus respectivos bezerros. A enzima paraoxonase-1 também está relacionada com saúde da vaca e de bezerros, ligada a estresse oxidativo e inflamação. Tendo em vista a caracterização das propriedades leiteiras brasileiras, sendo em sua maioria de rebanhos de baixa produção, o objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos maternos em vacas leiteiras de baixa produção que influenciam na imunidade do neonato. O estudo foi realizado com 16 vacas e sua respectiva prole, que tiveram sangue coletado 24 horas após o parto e a colostragem respectivamente. Foram feitas análises séricas de cálcio, magnésio, paraoxonase- 1 na vaca e no bezerro e proteínas plasmáticas totais no bezerro. As vacas foram categorizadas por ordem de parto (primípara e multípara), calcemia (hipocalcêmica e normocalcêmica), raça (holandesa e mestiça) e ainda pelo sexo do bezerro. A concentração mineral e raça não influenciaram nas concentrações de paraoxonase-1 (P> 0,05) e as proteínas plasmáticas totais não foram afetadas por nenhuma categorização (P> 0,05). Bezerros nascidos de vacas multíparas tiveram menores concentrações de paraoxonase-1, indicando maior estresse oxidativo e inflamação, assim como bezerros machos, que apresentaram redução significativa nas concentrações de paraoxonase-1 quando comparados a fêmeas (P<0,05).

CONDIÇÃO CLÍNICA DA VACA AO PARTO E SUA RELAÇÃO COM A EFICIÊNCIA DA COLOSTRAGEM NO BEZERRO

As exigências metabólicas no período de transição em vacas podem levar adeficiências de minerais, como cálcio e magnésio, trazendo consequências na saúdedesses animais e sua prole. A condição clínica da vaca, pode acarretar a decréscimona qualidade do colostro, o que por sua vez se reflete na imunidade do bezerro, jáque as imunoglobulinas advindas do colostro são a única defesa contra possíveismicrorganismos patogênicos. A paraoxonase-1 (PON1) é uma proteína de faseaguda inflamatória negativa capaz de indicar diversas enfermidades e condiçõesestressantes, tanto em animais adultos quanto em recém-nascidos, sendo diminuídaem períodos críticos, como o pós-parto, balanço energético negativo, infecçãobacteriana e má nutrição. Tendo em vista os efeitos negativos da redução deminerais e da PON1, além das diferenças metabólicas entre ordem de parto e raçada vaca, o objetivo do presente estudo foi avaliar a concentração de minerais e dePON-1, relacionadas a condição clínica, a raça e a ordem de parto da vaca, e suainfluência na imunidade do bezerro em animais de baixa produção. O estudo foiconduzido com 16 animais, sendo as vacas e seus respectivos bezerros, quetiveram sangue coletado 24 horas após o parto. Foram feitas análises de cálcio,magnésio, paraoxonase na vaca e no bezerro e ppt no bezerro. Bezerros nascidosde vacas primíparas tiveram maior atividade da enzima paraoxonase (18,60U/mL)quando comparados a bezerros nascidos de multíparas (6,62U/mL). Fêmeas tiverammaior atividade da enzima (15,23U/mL) quando comparadas aos machos(4,08U/mL) (P<0,05). Pode-se concluir que a ordem de parto e o sexo do bezerroinfluencia sua imunidade, sendo relacionado com o desafio metabólico da vaca

Clube de Ciências Unespar e a formação inicial de professores de Ciências, Biologia e Química

A formação inicial de professores é um processo que deve garantir uma preparação de qualidade para garantir que estes profissionais estejam aptos a encarar os desafios recorrentes à docência. Nessa perspectiva, a formação restrita apenas aos cursos de licenciatura e os curtos estágios para prática docente nem sempre são suficientes para preparação adequada. Nesse sentido, faz-se necessário recorrer à alternativas para complementação da formação e prática. Como alternativa apresentam-se os projetos de extensão, que possibilitam aos acadêmicos o desenvolvimento de habilidades que vinculam o ensino e a pesquisa com a prática através do contato direto com outros setores da sociedade. Este trabalho apresenta a reflexão sobre as experiências de acadêmicos dos cursos de Licenciatura em Ciências Biológicas e Quí­mica, da Universidade Estadual do Paraná – UNESPAR campus União da Vitória, participantes do projeto de extensão "Clube de Ciências UNESPAR" no perí­odo de fevereiro de 2018 a novembro de 2019. O objetivo do projeto foi aproximar os alunos das escolas públicas do municí­pio e região do ambiente universitário promovendo a democratização do conhecimento. Além disso, oportunizar aos acadêmicos a complementação da prática docente através da elaboração e promoção das oficinas com os alunos participantes, promovendo o protagonismo estudantil e o desenvolvimento de habilidades como liderança, segurança, facilidade de trabalho em grupo, criatividade e dinamismo

Construção de supercapacitores de estado quasi-sólido baseados em polímeros condutores como materiais

Orientador: Prof. Dr. Marcio VidottiCoorientadora: Profa. Dra. Izabel Cristina Riegel VidottiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 19/08/2022Inclui referênciasResumo: Esse trabalho traz o estudo de um eletrólito gel a partir do polímero natural alginato para a construção de um supercapacitor simétrico utilizando filmes de polipirrol (PPI) como material ativo. A síntese eletroquímica dos filmes de PPI foi estudada em função da carga de deposição. Os melhores resultados de capacitância específica e de resistência de transferência de carga foram obtidos com a carga de deposição de 500 mC cm-2. O preparo do gel de alginato foi realizado utilizando três cátions distintos (Ca2+, Zn2+, Ni2+). Os géis foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e reologia. Os diferentes reticulantes demonstraram influenciar nas propriedades físico-químicas dos géis, principalmente com relação ao tamanho dos poros e viscosidade dos géis. Ainda, o sistema formado pelos géis de alginato e o filme de PPI foi caracterizado eletroquimicamente por voltametria cíclica (VC) e curvas galvanostáticas de carga e descarga (GCD). Com relação à caracterização eletroquímica, os géis apresentaram comportamento semelhante, com valores de capacitância específica de 29,68, 30,13 e 34,92 mF cm-2 a 0,3 mA cm-2 e durabilidade de 82, 84 e 92% para os géis ALG-Ca2+, ALG-Ni2+ e ALG-Zn2+, respectivamente. O gel de alginato formado com cálcio (ALG-Ca2+) demonstrou as melhores propriedades mecânicas para utilização como eletrólito gel para a construção do supercapacitor. O dispositivo simétrico foi montado em uma arquitetura coin cell e apresentou boa capacitância de célula, de 39,5 F g-1 a 0,2 A g-1 e capacitância específica de 159 F g-1 a 0,2 A g-1, com durabilidade após 2000 ciclos GCD de 70,9%. Ainda, três dispositivos foram ligados em série e demonstraram ser capazes de ligar um LED. Estudos com relação à influência da temperatura no desempenho do supercapacitor foram realizados variando a temperatura de 10 a 60°C e foram avaliados através de VC e GCD. O dispositivo apresentou aumento da magnitude de corrente do sistema observado pelas VC e aumento da capacitância com o aumento da temperatura, porém quando o sistema foi resfriado, observou-se a perda de eletroatividade quando exposto por longo período às temperaturas mais elevadas deste estudo.Abstract: This work brings the study of a gel electrolyte from the natural polymer alginate for the construction of a symmetric supercapacitor using polypyrrole films (PPy) as active material. The electrochemical synthesis of PPy films was studied as a function of the deposition charge. The best results of specific capacitance and charge transfer resistance were obtained to the deposition charge of 500 mC cm-2. The preparation of the alginate gel was performed using three distinct cations (Ca2+, Zn2+, Ni2+), which were characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and rheology. The different crosslinkers are shown to influence the physicochemical properties of gels, mainly regarding to the pore size and gels viscosity. Also, the system formed by the alginate gels and the PPy film was electrochemically characterized by cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic chargedischarge curves (GCD). Regarding electrochemical characterization, the gels presented similar behavior, with specific capacitance values of 29.68, 30.13, and 34.92 mF cm-2 at 0.3 mA cm-2 and durability of 82, 84 e 92% to ALG-Ca2+, ALG-Ni2+, and ALG-Zn2+, respectively. Calcium alginate gel (ALG-Ca2+) has demonstrated the best mechanical properties for use as a gel electrolyte to build the supercapacitor. The symmetric device was assembled on a coin cell architecture and presented a good cell capacitance of 39.5 F g-1 at 0.2 A g-1, and a specific capacitance of 159 F g-1 at 0,2 A g-1, with the durability of 70.9% after 2000 GCD cycles. In addition, three devices were connected in series and demonstrated to be able to light up a LED. Studies regarding the influence of temperature on supercapacitor performance were performed by varying the temperature from 10 to 60°C and were evaluated using CV and GCD. The device showed an increase in the current magnitude of the system observed by the CV and an increase in capacitance with the increament of temperature, but when the system was cooled down, the loss of electroactivity of the system was observed when exposed to long periods at higher temperatures