Estudo eletroquímico e espectroeletroquímico de catalisadores para oxidação de etileno glicol em células a combustível
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Coorientador(es)
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Salgado, Jose Ricardo Cezar
Rios, Emerson da Costa
Silva, Giuseppe Abíola Câmara da
Paula, Marcos Marques da Silva
Rios, Emerson da Costa
Silva, Giuseppe Abíola Câmara da
Paula, Marcos Marques da Silva
Pós-Graduação
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Universidade Federal do Amazonas
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Resumo
O desenvolvimento de fontes alternativas de energia é extremamente importante para o cenário energético brasileiro. As células de combustível de álcool direto têm despertado grande interesse como fonte alternativa de energia para automóveis e equipamentos eletrônicos portáteis. O etileno glicol pode ser produzido a partir da biomassa e tornou-se nas últimas décadas um candidato promissor para uso como combustível nestas células devido ao seu potencial energético, fácil armazenagem, baixa toxidade, densidade de energia relativamente elevada (5,2 kW h Kg-1) e ponto de ebulição elevado (197ºC). Entretanto o processo reacional de oxidação deste álcool ainda precisa ser compreendido. Assim, este trabalho tem por objetivo estudar catalisadores ternários e binários para oxidação de etileno glicol tendo como metais base platina e paládio visando a aplicação em células a combustível. A caracterização física por difração de Raios-X comprovou que a síntese de redução por etileno glicol foi eficiente para formação dos catalisadores ternários e binários e o uso das técnicas de microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão mostraram a morfologia da superfície com partículas dispersas e, em alguns casos, com formação de aglomerados. Os tamanhos médios de partículas ficaram entre 2 e 4 nm para materiais com base em Pt e de 8 a 12 nm para os materiais contendo Pd. Testes eletroquímicos identificaram maior atividade e estabilidade para a ligas binária PtPd/C na composição 48:52 que obteve uma densidade de energia de 6,41 mAcm-2. Os resultados de espectroscopia de infravermelho in situ da oxidação de etileno glicol, em meio alcalino, mostraram que estes materiais são seletivos a ácido glicólico.
Abstract
The development of alternative sources of energy is extremely important for the Brazilian energy scenario. Direct alcohol fuel cells (DAFCs) have aroused great interest as an alternative source of energy for automobiles and portable electronic equipment. Ethylene glycol (EG) can be produced from biomass and in recent decades has become a promising candidate for use as fuel in these cells because of its energetic potential, easy storage, low toxicity, relatively high energy density (5,2 kW h Kg-1) and high boiling point (197 °C). However, the oxidation reaction process of this alcohol still needs to be defined. Thus, the objective of this work is to study ternary and binary electrocatalysts for ethylene glycol oxidation having as base metals Pt and Pd targeting fuel cell application. The physical characterization by XRD proved that synthesis by ethylene glycol reduction was efficient for the formation of ternary and binary electrocatalysts and the use of MEV and MET techniques showed surface morphology with dispersed particles and, in some cases, with formation of agglomerates. The mean particle sizes were between 2 and 4 nm for Pt-based materials and 8 to 12 nm for Pd-based materials. Electrochemical tests identified higher activity and stability for the PtPd/C binary alloys in the 48:52 composition that obtained an energy density of 6.41 mA cm-2. The in situ infrared spectroscopy results of the ethylene glycol oxidation in alkaline media showed that these materials are selective to glycolic acid.
Descrição
Palavras-chave
Termo controlado
Células a combustível; Etileno glicol; Catalisadores binários; Catalisadores ternários; Desempenho eletroquímico; Oxidação de álcoois
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS)
Citação
MARINHO, Vera Lucia da Silva. Estudo eletroquímico e espectroeletroquímico de catalisadores para oxidação de etileno glicol em células a combustível. 2018. 137 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2018.
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