Eletro-oxidação de etanol e glicerol em meio alcalino sob nanomateriais baseados em platina e paládio modificados com ródio

• Autor(a) principal: Moreira, Thamyres Fernandes Messa
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-08032021-134715/
• topic: Células a combustível; Etanol; Ethanol; Fuel cell; Glicerol; Glycerol; Paládio; Palladium; Platina; Platinum; Rhodium; Ródio

Este trabalho avalia a eletro-oxidação de etanol e glicerol em catalisadores à base de Pt e Pd modificados com Rh. Os nanomateriais foram preparados com sucesso pelos métodos \"Bromide Anion Exchange\" (BAE) e Poliol. Os materiais foram caracterizados pelas técnicas Análise Termogravimétrica (ATG), Difração de Raios X (DRX) e Espectroscopia de Fotoelétrons de Raios X (XPS), Energia Dispersiva de Energia de Raios X (EDX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). A avaliação da atividade eletrocatalítica dos nanomateriais PtxRhy/C para a reação de oxidação do etanol (EOR) revelou que a composição Pt50Rh50/C apresentou a maior atividade. A análise da solução eletrolítica do compartimento anódico por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) mostrou que a quantidade de carbonato (CO3 2-) aumentou com o teor de Rh na composição bimetálica. Para os nanomateriais do tipo PdxRhy/C, Pd50Rh50/C apresentou a maior atividade para EOR e reação de eletro-oxidação de glicerol (GEOR). A avaliação dos produtos de reação realizada por CLAE e técnicas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIRS) in situ revelaram que durante a EOR, a quantidade de carbonato (de dióxido de carbono (CO2)) aumentou quatro vezes em comparação com a obtida com Pd/C. A reação de oxidação do glicerol (GEOR) ocorre no Pd50Rh50/C com um desvio negativo de 200 mV comparado a Pd/C. No caso do catalisador Rh/C, a análise dos produtos intermediários por CLAE e FTIRS in situ confirmaram a habilidade da quebra da ligação C-C a baixos potenciais. Dois caminhos de reação foram sugeridos para a EOR em Rh/C. Para GEOR, a adição de Rh aumentou a formação dos produtos de elevado valor agregado, como: íons glicerato. Com o objetivo de aumentar a atividade catalítica do catalisador de Rh/C, foi utilizado o compósito SnO2-C como material suporte. O Rh/SnO2-C foi preparado a partir do método Poliol. Em meio alcalino, a atividade eletrocatalítica para a ROG foi aproximadamente 5 vezes maior que para a composição Rh/C. A análise dos produtos intermediários por CLAE e FTIRS in situ demonstraram que a 0,55 V vs. RHE os principais produtos de oxidação foram os ânions glicerato e (CO3 2-). A formação de CO3 2- sob baixos potenciais confirmam a quebra da ligação C-C a partir da estrutura C3 do glicerol. Os testes em configuração de AEM-DAFC foram realizados em uma célula construída em acrílico a temperatura ambiente usando Rh/SnO2-C como anodo. A densidade de potência máxima atingida foi de 390 µW cm-2, em densidade de corrente de 1.250 mA cm-2 e voltagem de célula de 0,8 V. A performance do Rh/SnO2-C como anodo em DGFC demonstrou que a eletro-oxidação de glicerol permite a produção sustentável de energia e compostos de alto valor agregado.