Introdução à espectroscopia de impedância eletroquímica

Abstract

Estruturamos este livro para ser utilizado como texto introdutório destinado a estudantes de várias graduações, entre elas engenharia elétrica, química, física, matemática, ou mesmo para aqueles da área de materiais estão vinculados ao programa de iniciação científica ou iniciando o curso de pós-graduação na área de materiais elétricos. Pressupomos que os leitores possuam o conhecimento básico e comum dos dois primeiros anos de engenharia, entretanto, sem impor um caráter restritivo, desta forma, esperamos que este livro venha em auxílio a qualquer aluno(a) que esteja iniciando seus estudos na área de materiais elétricos e ainda não domina totalmente os termos técnicos em inglês para uma leitura confortável da literatura internacional disponível. Por se tratar de um texto introdutório, elaboramos este livro sem o padrão rigoroso de muitas publicações científicas. A maioria dos tópicos adquiriu uma abordagem básica, com o objetivo de fixar conceitos fundamentais e direcionar ao entendimento da espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) aplicada na caracterização de supercapacitores eletroquímicos. A presente publicação está dividida em seis capítulos nos quais reunimos um razoável número de ilustrações e de cálculos pertinentes à complementação das informações textuais, auxiliando no esclarecimento dos tópicos apresentados. Ao final de cada capítulo dispomos questões para reflexão do aprendizado proposto, além das referências bibliográficas consultadas que, por sua vez, atendem como sugestão para um aprofundamento dos temas tratados. As fontes citadas remetem às informações originais que serviram de base para a produzirmos algumas figuras e ilustrações presentes nesta publicação. Grande parte desse material está disponível na mídia digital eletrônica (internet) na forma de arquivos PDF de fácil acesso. No Capítulo 1 apresentamos conceitos teóricos básicos relacionados aos números complexos. No Capítulo 2, abordamos os conceitos de impedância elétrica como uma introdução ao significado físico desses parâmetros em associação ao dimensionamento dos supercapacitores eletroquímicos. No Capítulo 3 introduzimos o diagrama de Bode e de Nyquist. O conteúdo do Capítulo 4 introduz o elemento de fase constante e de Warburg. No Capítulo 5 abordamos diretamente a aplicação da espectroscopia de impedância eletroquímica ao supercapacitor, sendo o tópico principal deste livro. Por meio do Capítulo 6 abordamos a impedância eletroquímica de um circuito RLC série e paralelo, incluindo a apresentação de cálculos já de alguma complexidade, em consequência aos parâmetros envolvidos, portanto, sua leitura, assume um caráter opcional àqueles interessados em aprofundar seus conhecimentos na simulação de circuitos elétricos aplicada aos supercapacitores eletroquímicos simétricos.