Estudo da reação de oxidação de etanol em ânodos de células a combustível SOFC

• Autor(a) principal: Saglietti, Guilherme Gonçalves de Aquino
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-05082019-103833/
• topic: células a combustível; electrical energy production; electrochemistry; eletroquímica; etanol; ethanol; fuel cells; produção de energia elétrica; SOFC; SOFC

Células a combustível de óxido sólido (SOFC) produzem energia elétrica em elevadas temperaturas e, devido a isto, não necessitam da utilização de metais nobres para a promoção das reações eletródica em seus eletrodos. Entretanto, independentemente deste fato, quando biocombustíveis são utilizados diretamente há a formação de carbono nos eletrodos, o que promove a rápida degradação do dispositivo. Neste trabalho são preparados e estudados catalisadores anódicos baseados em níquel e num segundo metal para utilização como pré-camada anódica em células a combustível SOFC operando a 800 °C visando-se mitigar os efeitos da formação de carbono, aumentar o desempenho e prolongar a vida útil do dispositivo em operação com biocombustíveis, especialmente o etanol. Foram estudados os metais Co, Cu, Ru, Pd, Rh, e Ba. Os materiais foram caracterizados fisicamente para se estabelecer as suas estruturas cristalográficas bem como composição e morfologia. Estudou-se também o desempenho eletroquímico através do levantamento de curvas de polarização em estado estacionário, espectroscopia de impedância eletroquímica e cronoamperometria. Por fim, utilizou-se a técnica de espectrometria de massas para identificação de produtos reacionais. Da maneira como utilizadas, as camadas préanódicas atuaram como um filtro catalítico, promovendo reações de reforma e entregando ao ânodo um combustível com menor teor carbonáceo. Desta maneira todos os materiais mostraram-se em certa extensão capazes de promover a operação de células SOFC com etanol. Observou-se também atividade catalítica para outros combustíveis, sendo possível até mesmo a operação com metano e propano. Para fins deste estudo, o material que demonstrou melhor comportamento ante a operação com etanol tratou-se do NiRu, sendo alcançadas densidades de potência próximas a 0,9 W cm-2 a 500 mV. Em teste de durabilidade observou-se que a célula contendo este material operou por 150 h ininterruptas, ante 15 minutos possíveis para a célula sem proteção.