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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Estudo eletroquímico da reação de oxidação da mistura metanol-etanol
metadata.dc.creator: Hauradou, Jean Araújo
metadata.dc.contributor.advisor1: Souza, Elson Almeida de
metadata.dc.contributor.referee1: Araújo Júnior, Moisés Batista de
metadata.dc.contributor.referee2: Reis Neto, João Ferreira
metadata.dc.description.resumo: O mundo está mudando seu sistema de energia. Sistemas baseados em hidrogênio, ou seja, células a combustível que convertem hidrogênio em eletricidade estão sendo investigados. A limitação do gás hidrogênio como combustível, em função da disponibilidade, nas células a combustível tem direcionado para o uso de álcoois como o etanol e metanol. Na tentativa de melhorar o desempenho do processo de eletro-oxidação dos álcoois utilizados neste trabalho, utilizou-se os eletrocatalisadores de PtRu/C, PtSn/C e Pt/C para comparação, preparados pelo método do Ácido Fórmico (MAF). Nesse trabalho foram realizadas síntese dos eletrocatalisadores, caracterização física (DRX e MEV) e caracterização eletroquímica via voltametria cíclica e curvas cronoamperométricas em meio ácido. A partir dos resultados obtidos de caracterização física dos eletrocatalisadores de PtRu/C e PtSn/C, revelou características importantes para o seu desempenho. A análise por Difração de Raios X (DRX) indicou a formação de ligas binárias de PtRu/C e PtSn/C, sugerida pela ausência de picos distintos para os metais de liga, e uma característica de baixa cristalinidade. Ademais, a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou que os materiais possuem uma morfologia composta por aglomerados de nanopartículas dispersas no suporte de carbono, com tamanhos variando entre 10 e 50 nm. Na caracterização eletroquímica, PtRu/C e PtSn/C apresentaram atividade eletrocatalítica satisfatória para eletro-oxidação de metanol, etanol e mistura metanol-etanol em comparação com Pt/C. Os dados eletroquímicos mostraram que PtRu/C foi mais ativo na oxidação nas proporções 30%:70% e 50%:50% metanol-etanol destacando-se na oxidação da mistura, seguida do perfil cronoamperométrico na proporção 50%:50% que mostrou maior atividade catalítica para eletro-oxidação da mistura metanol-etanol durante o decaimento de densidade de corrente ao longo do tempo. A proporção 10%:90% apresentou resposta para a eletro-oxidação para da mistura metanol-etanol frente ao eletrocatalisador de PtSn/C, seguida do voltamograma cronoamperométrico com proporções 10%:90% e 30%:70% mostrando-se ativo para atividade catalítica da oxidação da mistura metanol-etanol em potencial fixo (0,6V). Diante esses dados, o uso de catalisadores binários é pertinente para compreensão de desempenho da eletro-oxidação da mistura metanol-etanol, caracterizando que maior proporção de etanol na mistura alcoólica é ativo para eletro-oxidação frente ao eletrocatalisador de PtSn/C e maior proporção de metanol na mistura alcoólica é ativo para eletro-oxidação frente ao eletrocatalisador de PtRu/C.
Abstract: The world is undergoing a transition in its energy system. Hydrogen-based systems, namely fuel cells that convert hydrogen into electricity, have been widely investigated. However, limitations related to hydrogen gas availability as a fuel in fuel cells have driven research toward the use of alcohols such as ethanol and methanol. In an effort to improve the performance of the alcohol electro-oxidation process investigated in this study, PtRu/C, PtSn/C, and Pt/C electrocatalysts were employed for comparison, all prepared by the Formic Acid Method (FAM). This work involved the synthesis of the electrocatalysts, physical characterization by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), and electrochemical characterization through cyclic voltammetry and chronoamperometric measurements in acidic media. The physical characterization results of the PtRu/C and PtSn/C electrocatalysts revealed important features related to their performance. X-ray diffraction analysis indicated the formation of binary alloys in PtRu/C and PtSn/C, suggested by the absence of distinct diffraction peaks corresponding to the alloying metals and by their low degree of crystallinity. Furthermore, SEM analysis showed that the materials exhibit a morphology composed of nanoparticle agglomerates dispersed on a carbon support, with particle sizes ranging from 10 to 50 nm. Electrochemical characterization demonstrated that PtRu/C and PtSn/C exhibited satisfactory electrocatalytic activity for the electro-oxidation of methanol, ethanol, and methanol–ethanol mixtures when compared to Pt/C. The electrochemical data indicated that PtRu/C showed higher activity for oxidation at methanol–ethanol ratios of 30:70 and 50:50, standing out in the oxidation of the mixture. Chronoamperometric profiles at the 50:50 ratio further revealed enhanced catalytic activity for methanol–ethanol mixture electro-oxidation, as evidenced by the current density decay over time. The 10:90 ratio exhibited a response for methanol–ethanol mixture electro-oxidation on the PtSn/C electrocatalyst, followed by chronoamperometric voltammograms at 10:90 and 30:70 ratios, which showed significant catalytic activity for mixture oxidation at a fixed potential of 0.6 V. Based on these results, the use of binary catalysts is relevant for understanding the electro-oxidation performance of methanol–ethanol mixtures. The findings indicate that higher ethanol proportions in the alcohol mixture favor electro-oxidation on PtSn/C electrocatalysts, whereas higher methanol proportions enhance electro-oxidation activity on PtRu/C electrocatalysts.
Keywords: Eletroquímica
Metanol
Etanol
Eletrocatalisadores
metadata.dc.subject.cnpq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher.department: ICET - Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia (Itacoatiara)
metadata.dc.publisher.course: Química Industrial - Bacharelado - Itacoatiara
Citation: HAURADOU, Jean Araújo. Estudo eletroquímico da reação de oxidação da mistura metanol-etanol. 2025. 38 f. Trabalho de Conclusão de Curdo (Bacharelado em Química Industrial) - Universidade Federal do Amazonas, Itacoatiara (AM), 2025.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/9528
metadata.dc.contributor.grupo-pesquisa: LEMAv - Laboratório de Eletroquímica e Materiais Avançados
metadata.dc.subject.controlado: .
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