Rafael Galiza Yoshimura

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Produções bibliográficas

• APARECIDO, GABRIEL ; YOSHIMURA, RAFAEL ; FERRAZ, THIAGO ; ZAMBIAZI, PRISCILLA ; BONACIN, JULIANO . Influence of the Substrate on the Performance of a Co-Prussian Blue Catalyst towards the Water Oxidation under Mild Conditions. JOURNAL OF THE BRAZILIAN CHEMICAL SOCIETY (ONLINE) , v. 35, p. e?20240089-e?20240089, 2024.

• YOSHIMURA, RAFAEL G. ; DE B. FERRAZ, THIAGO V. ; ZAMBIAZI, PRISCILLA J. ; BONACIN, JULIANO A. . Co-Prussian blue analogue supported on graphene-based materials as an electrocatalyst for OER at neutral pH. Energy Advances , v. 3, p. 495-503, 2024.

• SANTOS, LEANDRA P. ; LERMEN, DIANA ; YOSHIMURA, RAFAEL GALIZA ; DA SILVA, BRUNO LEUZINGER ; GALEMBECK, ANDRÉ ; BURGO, THIAGO A. L. ; GALEMBECK, FERNANDO . Water Reactivity in Electrified Interfaces: The Simultaneous Production of Electricity, Hydrogen, and Hydrogen Peroxide at Room Temperature. LANGMUIR , v. 39, p. 5840-5850, 2023.

• VON ZUBEN, THEODORA ; MOREIRA, DANIEL ; GERMSCHEIDT, RAFAEL ; YOSHIMURA, RAFAEL ; DORRETTO, DANIEL ; DE ARAUJO, ANA ; SALLES JR., AIRTON ; BONACIN, JULIANO . Is Hydrogen Indispensable for a Sustainable World? A Review of H2 Applications and Perspectives for the Next Years. JOURNAL OF THE BRAZILIAN CHEMICAL SOCIETY , v. 01, p. 1-20, 2022.

• GERMSCHEIDT, RAFAEL L. ; MOREIRA, DANIEL E. B. ; YOSHIMURA, RAFAEL G. ; GASBARRO, NATHÁLIA P. ; DATTI, EVANDRO ; DOS SANTOS, PÃMYLA L. ; BONACIN, JULIANO A. . Hydrogen Environmental Benefits Depend on the Way of Production: An Overview of the Main Processes Production and Challenges by 2050. Advanced Energy and Sustainability Research , v. 1, p. 2100093, 2021.

• ZAMBIAZI, PRISCILLA J. ; APARECIDO, GABRIEL DE O. ; FERRAZ, THIAGO V. DE B. ; SKINNER, WILLIAM S. J. ; YOSHIMURA, RAFAEL G. ; MOREIRA, DANIEL E. B. ; GERMSCHEIDT, RAFAEL L. ; NASCIMENTO, LUCAS L. ; PATROCINIO, ANTONIO OTAVIO T. ; FORMIGA, ANDRÉ L. B. ; BONACIN, JULIANO A. . Electrocatalytic water oxidation reaction promoted by cobalt-Prussian blue and its thermal decomposition product under mild conditions. DALTON TRANSACTIONS , v. 49, p. 16488-16497, 2020.

• ALMEIDA, CRISTIANE G. ; ARAUJO, RAFAEL B. ; YOSHIMURA, RAFAEL G. ; MASCARENHAS, ARTUR J.S. ; FERREIRA DA SILVA, ANTÔNIO ; ARAUJO, CARLOS MOYSES ; SILVA, LUCIANA A. . Photocatalytic hydrogen production with visible light over Mo and Cr-doped BiNb(Ta)O4. International Journal of Hydrogen Energy , v. 39, p. 1220, 2013.

• YOSHIMURA, RAFAEL ; VERA, M. B. A. ; ESPINDOLA, A. M. ; FLORIANO, R. ; LAMAS, D. G. ; FIGUEROA, S. J. A. . Two catalysis sample environments for QUATI beamline. In: XIV Encontro da Regional 3 de Catálise (ERCAT), 2024, Campinas. XIV Encontro da Regional 3 de Catálise (ERCAT), 2024.

• YOSHIMURA, RAFAEL ; ESPINDOLA, A. M. ; FLORIANO, R. ; FIGUEROA, S. J. A. . A new operando capillary plug-flow cell for QUATI beamline. In: 33ª REUNIÃO ANUAL DOS USUÁRIOS (RAU), 2023, Campinas. 33ª REUNIÃO ANUAL DOS USUÁRIOS (RAU), 2023.

• Galembeck, F. ; SANTOS, L. P. ; YOSHIMURA, RAFAEL G. ; GALEMBECK, A. . INTEGRATION OF BIOMASS WITH HYGROELECTRICITY PRODUCTION. In: 30th European Biomass Conference and Exhibition, 2022, Marselha. European Biomass Conference and Exhibition (EUBCE), 2022.

• SANTOS, L. P. ; GALEMBECK, A. ; YOSHIMURA, RAFAEL G. ; Galembeck, F. . Hygroelectricity cells produce electric current plus hydrogen.. In: 17th Conference of the International Association of Colloid and Interface Scientists, 2022, Brisbane. Conference of the International Association of Colloid and Interface Scientists, 2022.

• Almeida, C.G. ; SILVA, L. A. ; YOSHIMURA, R. G. . Avaliação da atividade fotocatalítica de BiTaO4 dopado com Cr(III) na geração de hidrogênio a partir de solução aquosa de isopropanol.. In: 34a Reunião Anual da Sociedade Brasielira de Química, 2012, Águas de Lindóia. 34a Reunião Anual da Sociedade Brasielira de Química, 2012.

Projetos de pesquisa

• 2019 - 2021

  Desenvolvimento de compósitos baseado em cobalto análogo de azul da Prússia suportados em materiais baseado em grafeno e dopados com nitrogênio para reação de oxidação da água em pH neutro, Descrição: A quebra da molécula de água é considerada uma alternativa sustentável para resolver problemas relacionados ao armazenamento de fontes de energia renováveis, pois oferece a possibilidade de armazenar fontes primárias de energia, como solar e eólica, em ligações químicas para uso posterior. No entanto, a maioria das pesquisas na área de decomposição da água é conduzida em eletrólitos alcalinos ou ácidos, que favorecem a reação de evolução de oxigênio (OER) ou a reação de evolução de hidrogênio (HER), respectivamente. Por outro lado, sob condições amenas (pH neutro) pode ser aumentando o tempo de vida útil dos componentes da célula eletroquímica, o que resulta em uma diminuição significativa do custo de manutenção associado. Cobalto azul da Prússia (Co PBA) vem chamando atenção devido sua atividade catalítica na reação de oxidação da água (OER) em pH neutro, baixo custo, fácil produção e estabilidade. No presente trabalho, nós aplicamos uma metodologia de síntese controlada para obter Co PBA em diferentes morfologias. Na tentativa de aprimorar o desempenho dos eletrocatalisadores, nós os depositamos sobre diferentes tipos de materiais baseado no grafeno, que atuam como suporte. Desse modo, resultando em compósitos híbridos que puderam obter um melhoramento na atividade, frente a reação de oxidação da água em pH neutro, para atingir j50 (50 mA.cm-2), em comparação quando os eletrocatalisadores foram usados de modo individual. Além disso, os resultados indicam que a morfologia dos eletrocatalisadores pode ser um fator chave na interação com os suportes baseado em grafeno.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / BONACIN, JULIANO - Coordenador.

• 2013 - 2014

  Avaliação da Atividade Fotocatalítica de TiO2 e Ta2O5 dopados com Molibdênio e Nitrogênio na Reação de Reforma Foto-induzida de Biomassa, Descrição: Nos últimos anos, vários métodos foram propostos para produzir hidrogênio a partir de glicerol e outros derivados de biomassa. A maioria desses procedimentos tem foco em rotas térmicas, onde são requeridas altas temperaturas. No entanto, estudos recentes demonstram que é possível obter hidrogênio em condições ambientes por meio de um processo eficiente, ecologicamente benigno e de baixo custo com auxílio de luz solar. O processo associa a decomposição fotocatalítica de substratos orgânicos em presença de oxigênio com a decomposição fotocatalítica da água para geração de H2. A combinação das duas reações em uma célula fotocatalítica em condições anaeróbicas resulta na produção de H2 e CO2. No entanto, todos os trabalhos relatados utilizam TiO2 como fotocatalisador. Porém, a maior desvantagem do TiO2 é sua inabilidade para absorver luz visível, cerca de 43% da radiação solar incidente. No momento, o maior desafio nesta área é projetar fotocatalisadores com propriedades optoeletrônicas compatíveis com os potencias do par redox água/derivado de biomassa, mas que sejam ativos com incidência de luz visível. Neste sentido, a presente proposta tem como objetivo geral desenvolver semicondutores que sejam capazes de conduzir a reação de reforma foto-induzida de biomassa com incidência de luz visível.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / Luciana Almeida da Silva - Coordenador.

• 2012 - 2013

  Avaliação da atividade fotocatalítica de óxidos metálicos dopados com ametais na reação de reforma fotoinduzida de derivados de biomassa, Descrição: Nos últimos anos, vários métodos foram propostos para produzir hidrogênio a partir de glicerol e outros derivados de biomassa. A maioria desses procedimentos tem foco em rotas térmicas, onde são requeridas altas temperaturas. No entanto, estudos recentes demonstram que é possível obter hidrogênio em condições ambientes por meio de um processo eficiente, ecologicamente benigno e de baixo custo com auxílio de luz solar. O processo associa a decomposição fotocatalítica de substratos orgânicos em presença de oxigênio com a decomposição fotocatalítica da água para geração de H2. A combinação das duas reações em uma célula fotocatalítica em condições anaeróbicas resulta na produção de H2 e CO2. No entanto, todos os trabalhos relatados utilizam TiO2 como fotocatalisador. Porém, a maior desvantagem do TiO2 é sua inabilidade para absorver luz visível, cerca de 43% da radiação solar incidente. No momento, o maior desafio nesta área é projetar fotocatalisadores com propriedades optoeletrônicas compatíveis com os potencias do par redox água/derivado de biomassa, mas que sejam ativos com incidência de luz visível. Neste sentido, a presente proposta tem como objetivo geral desenvolver semicondutores que sejam capazes de conduzir a reação de reforma foto-induzida de biomassa com incidência de luz visível.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / Luciana Almeida da Silva - Coordenador.

• 2011 - 2012

  Avaliação da Atividade Fotocatalítica de BiNbO4 e BiTaO4 dopados com Molibdênio na Geração de Hidrogênio, Descrição: Hidrogênio obtido a partir de água é uma atrativa fonte de energia, visto que é não poluente, renovável e inesgotável. Atualmente, a principal fonte de produção de hidrogênio é a reforma de gás natural, entretanto, um novo processo baseado na fotólise da água com auxílio de um semicondutor vem despontando como uma alternativa promissora. O uso de semicondutores fotocatalíticos para este fim tem despertado grande interesse após a descoberta de que a água pode ser fotoeletroquimicamente decomposta em hidrogênio e oxigênio usando um semicondutor (TiO2) sob irradiação UV. Uma excelente estratégia para aumentar o rendimento quânticos dessa reação é o emprego de semicondutores quânticos, aliada a isso, é também muito conveniente o desenvolvimento de fotocatalisadores ativados com luz visível, uma vez que esta é cerca de 43% da radiação solar. Isso permitirá o desenvolvimento de sistemas fotoquímicos eficientes empregados na produção de hidrogênio que utilizam matérias-primas abundantes, renováveis e ambientalmente amigáveis, como água e luz solar. Neste sentido, o objetivo geral da presente proposta é sintetizar, caracterizar e avaliar a atividade fotocatalítica de materiais nanoestruturados com propriedades semicondutoras capazes de atuar como fotocatalisadores na geração de hidrogênio a partir da clivagem da molécula de água sob ação de luz visível. Alguns objetivos específicos são: 1. Sintetizar a série de óxidos mistos nanoestruturados BiTa(1-x)NbxO4 pelo processo sol-gel e hidrotérmico. 2. Dopar os óxidos com Molibdênio. 3. Determinar as energias de bandgap. 4. Estimar tamanho de partícula dos semicondutores quânticos. 5. Avaliar a atividade fotocatalítica na fotólise da água empregando 2010 - 2011 diferentes doares de elétrons. 6. Propor mecanismos de fotólise na geração de hidrogênio molecular.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / Luciana Almeida da Silva - Coordenador.

• 2010 - 2011

  Dopagem de semicondutores quânticos com metais e avaliação da atividade fotocatalítica na geração de hidrogênio, Descrição: Hidrogênio obtido a partir de água é uma atrativa fonte de energia, visto que é não poluente, renovável e inesgotável. Atualmente, a principal fonte de produção de hidrogênio é a reforma de gás natural, entretanto, um novo processo baseado na fotólise da água com auxílio de um semicondutor vem despontando como uma alternativa promissora. O uso de semicondutores fotocatalíticos para este fim tem despertado grande interesse após a descoberta de que a água pode ser fotoeletroquimicamente decomposta em hidrogênio e oxigênio usando um semicondutor (TiO2) sob irradiação UV. Uma excelente estratégia para aumentar o rendimento quânticos dessa reação é o emprego de semicondutores quânticos, aliada a isso, é também muito conveniente o desenvolvimento de fotocatalisadores ativados com luz visível, uma vez que esta é cerca de 43% da radiação solar. Isso permitirá o desenvolvimento de sistemas fotoquímicos eficientes empregados na produção de hidrogênio que utilizam matérias-primas abundantes, renováveis e ambientalmente amigáveis, como água e luz solar. Neste sentido, o objetivo geral da presente proposta é sintetizar, caracterizar e avaliar a atividade fotocatalítica de materiais nanoestruturados com propriedades semicondutoras capazes de atuar como fotocatalisadores na geração de hidrogênio a partir da clivagem da molécula de água sob ação de luz visível. Alguns objetivos específicos são: 1. Sintetizar a série de óxidos mistos nanoestruturados BiTa(1-x)NbxO4 pelo processo sol-gel e hidrotérmico. 2. Depositar nanopartículas de metais nobres na superfície dos semicondutores quânticos. 3. Determinar as energias de bandgap. 4. Estimar tamanho de partícula dos semicondutores quânticos. 5. Avaliar a atividade fotocatalítica na fotólise da água empregando diferentes doares de elétrons. 6. Propor mecanismos de fotólise na geração de hidrogênio molecular.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / Luciana Almeida da Silva - Coordenador.

Projetos de desenvolvimento

• 2022 - 2023

  Engenharia espectral aplicada a fotovoltaicos integrados em edificações, Descrição: Uma das aplicações mais promissoras da energia fotovoltaica é construída diretamente em materiais de construção de edifícios comerciais e residenciais, denominada build-integrated photovoltaics (BIPV). A adoção em larga escala do BIPV ainda é dificultada pelos altos custos em comparação com os materiais de construção convencionais. O design de um módulo BIPV precisa atender a requisitos estéticos, mas também deve ser capaz de gerar o máximo de eletricidade possível a um custo razoável. No entanto, o design estético geralmente não é fixo e pequenas alterações são viáveis para aumentar a potência ou reduzir custos. Nesse plano de trabalho, propomos desenvolver estratégias para integração harmônica de fotovoltaicos em edificações baseadas em concentradores solares luminescentes (LSC), camadas down-conversion e cristais fotônicos coloidais. A tecnologia LSC funciona capturando a radiação solar incidente, convertendo o espectro para o comprimento de onda-banda de interesse e concentrando a luz por reflexão interna total (TIR) até a borda do LSC, onde uma célula solar fotovoltaica (PV) é posicionada. Um LSC fotovoltaico é um componente adequado para fachadas e sistemas BIPV (Build integrated photovoltaics) permitindo que os edifícios sejam geradores positivos de energia ou alcancem consumo de energia com carbono zero. Dispositivos LSC podem ser desenvolvidos como janelas de grande área em diferentes cores e formas para melhorar o conforto visual e a iluminação natural.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / Fernando Ely - Coordenador.

• 2021 - 2022

  GERAÇÃO DE ENERGIA EM UM SISTEMA ABERTO NÃO-ELETRONEUTRO, Descrição: A geração de energia pela umidade e água atmosférica foi demonstrada pela primeira vez em 2010, sendo denominada de higroeletricidade. Esta emergiu na última década como uma alternativa promissora para geração de energia ecologicamente correta em diversos ambientes, mesmo na ausência de luz solar, vento ou uma fonte externa de energia mecânica. A coleta de eletricidade da umidade atmosférica permite a microgeração de energia em qualquer ambiente aberto onde os níveis de umidade são normalmente altos, incluindo a floresta úmida e outros ambientes sombreados, mas úmidos. Esta também apresenta uma grande vantagem sobre outras tecnologias, pelo fato da umidade atmosférica ser onipresente em nosso planeta. Estes dispositivos conseguem coletar energia do ambiente de forma estável e constante por dezenas de dias. Por este motivo, este fenômeno vem sendo estudado, tendo como principal foco o aumento do desempenho dos dispositivos e a busca pela compreensão do mecanismo de geração de cargas. A hipótese de trabalho abordada pelo nosso grupo considera que a diferença de potencial elétrico produzido por uma célula higroelétrica é proveniente da adsorção e partição de íons (H+ e OH-), oriundos da água atmosférica, resultando em um acumulo de cargas na superfície dos eletrodos. A adsorção desses íons produz uma saturação dos sítios de adsorção na superfície dos eletrodos, o que impede que se mantenha uma corrente entre eles. Para que ocorra uma produção contínua de eletricidade, se faz necessário que esses sítios de adsorção sejam ativos, sendo continuamente desocupados através de reações redox nas quais ocorra a liberação ou captura de elétrons pelos íons, seguida da formação de produtos neutros. Os objetivos deste projeto de pesquisa são: i) verificar a hipótese de trabalho inicial e determinar os parâmetros cinéticos das reações redox, tratando a célula higroelétrica como um sistema aberto e não-eletroneutro. Ii) construir reatores de laboratório para a produção de H2(g), O2(g) e outras substâncias provenientes das reações redox, em paralelo com a produção de eletricidade. Os resultados deverão permitir a montagem de um modelo para o funcionamento das células de higroeletricidade.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / Fernando Galembeck - Coordenador.

• 2022 - 2023

  Engenharia espectral aplicada a fotovoltaicos integrados em edificações, Descrição: Uma das aplicações mais promissoras da energia fotovoltaica é construída diretamente em materiais de construção de edifícios comerciais e residenciais, denominada build-integrated photovoltaics (BIPV). A adoção em larga escala do BIPV ainda é dificultada pelos altos custos em comparação com os materiais de construção convencionais. O design de um módulo BIPV precisa atender a requisitos estéticos, mas também deve ser capaz de gerar o máximo de eletricidade possível a um custo razoável. No entanto, o design estético geralmente não é fixo e pequenas alterações são viáveis para aumentar a potência ou reduzir custos. Nesse plano de trabalho, propomos desenvolver estratégias para integração harmônica de fotovoltaicos em edificações baseadas em concentradores solares luminescentes (LSC), camadas down-conversion e cristais fotônicos coloidais. A tecnologia LSC funciona capturando a radiação solar incidente, convertendo o espectro para o comprimento de onda-banda de interesse e concentrando a luz por reflexão interna total (TIR) até a borda do LSC, onde uma célula solar fotovoltaica (PV) é posicionada. Um LSC fotovoltaico é um componente adequado para fachadas e sistemas BIPV (Build integrated photovoltaics) permitindo que os edifícios sejam geradores positivos de energia ou alcancem consumo de energia com carbono zero. Dispositivos LSC podem ser desenvolvidos como janelas de grande área em diferentes cores e formas para melhorar o conforto visual e a iluminação natural.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / Fernando Ely - Coordenador.

• 2021 - 2022

  GERAÇÃO DE ENERGIA EM UM SISTEMA ABERTO NÃO-ELETRONEUTRO, Descrição: A geração de energia pela umidade e água atmosférica foi demonstrada pela primeira vez em 2010, sendo denominada de higroeletricidade. Esta emergiu na última década como uma alternativa promissora para geração de energia ecologicamente correta em diversos ambientes, mesmo na ausência de luz solar, vento ou uma fonte externa de energia mecânica. A coleta de eletricidade da umidade atmosférica permite a microgeração de energia em qualquer ambiente aberto onde os níveis de umidade são normalmente altos, incluindo a floresta úmida e outros ambientes sombreados, mas úmidos. Esta também apresenta uma grande vantagem sobre outras tecnologias, pelo fato da umidade atmosférica ser onipresente em nosso planeta. Estes dispositivos conseguem coletar energia do ambiente de forma estável e constante por dezenas de dias. Por este motivo, este fenômeno vem sendo estudado, tendo como principal foco o aumento do desempenho dos dispositivos e a busca pela compreensão do mecanismo de geração de cargas. A hipótese de trabalho abordada pelo nosso grupo considera que a diferença de potencial elétrico produzido por uma célula higroelétrica é proveniente da adsorção e partição de íons (H+ e OH-), oriundos da água atmosférica, resultando em um acumulo de cargas na superfície dos eletrodos. A adsorção desses íons produz uma saturação dos sítios de adsorção na superfície dos eletrodos, o que impede que se mantenha uma corrente entre eles. Para que ocorra uma produção contínua de eletricidade, se faz necessário que esses sítios de adsorção sejam ativos, sendo continuamente desocupados através de reações redox nas quais ocorra a liberação ou captura de elétrons pelos íons, seguida da formação de produtos neutros. Os objetivos deste projeto de pesquisa são: i) verificar a hipótese de trabalho inicial e determinar os parâmetros cinéticos das reações redox, tratando a célula higroelétrica como um sistema aberto e não-eletroneutro. Ii) construir reatores de laboratório para a produção de H2(g), O2(g) e outras substâncias provenientes das reações redox, em paralelo com a produção de eletricidade. Os resultados deverão permitir a montagem de um modelo para o funcionamento das células de higroeletricidade.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Integrantes: Rafael Galiza Yoshimura - Integrante / Fernando Galembeck - Coordenador.

Prêmios