Investigação da oxidação eletroquímica de etanol por espectrometria de massas on-line sobre nanoestruturas metálicas (2013)
- Authors:
- Autor USP: CANTANE, DANIEL AUGUSTO - IQSC
- Unidade: IQSC
- Subjects: ELETROCATÁLISE; OXIDAÇÃO; ETANOL
- Language: Português
- Abstract: O uso de combustíveis líquidos, como o etanol, é um caminho promissor para a geração de energia in situ em conversores eletroquímicos portáteis, como as mini-células a combustível passivas. Entretanto, o desenvolvimento das mini-células a combustível utilizando etanol no anôdo têm sido prejudicado devido à baixa eficiência na oxidação eletroquímica do etanol para dióxido de carbono. Com isso, esta tese tem como objetivo sintetizar novos eletrocatalisadores nanoestruturados e investigar a sua atividade catalítica para a eletro-oxidação do etanol; além de avançar no conhecimento do mecanismo reacional envolvido. Para o estudo em eletrólito ácido, os eletrocatalisadores foram formados por nanoestruturas do tipo casca-núcleo, core-shell, constituído de uma casca de Pt sobre núcleos de Rh, Cu e Ni, e de nanoestruturas de Pt com núcleo oco, hollow. Para o eletrólito alcalino, os catalisadores foram formados por eletrodos policristalinos de Pt, Pd e Rh. Os produtos reacionais formados durante a eletro-oxidação do etanol nos diferentes eletrocatalisadores foram monitorados por medidas de espectrometria de massas on-line, Differential Electrochemical Mass Spectrometry - DEMS. Os resultados de DEMS on-line revelaram que o catalisador constituído de uma nanoestrutura de Pt depositada sobre um núcleo de Rh/C, com recobrimento em torno de 70 %, apresentou uma maior eficiência de conversão eletroquímica de etanol para CO2 quando comparado com o catalisador de Pt/C. Neste caso, os átomos de Rh expostos atuaram como sítios atívos para a adsorção dissociativa do etanolPor outro lado, o eletrocatalisador constituído de uma casca de Pt e uma estrutura oca no núcleo, mostaram maiores taxas reacionais globais de oxidação do etanol quando comparado com o eletrocatalisador de Pt/C, o que foi atribuído à menor força de adsorção do etanol e dos intermediários formados sobre a superfície metálica. Isso é devido ao menor valor de energia (d) do centro da banda d da Pt, que é causado pela contração da rede cristalina da Pt, devido à formação de uma nanoestutura oca no núcleo (Efeito geométrico), e pela interação eletrônica dos átomos de Pt superficiais com átomos de Ni remanescentes nas camadas mais internas da nanopartícula (Efeito ligane). Os resultados em eletrólito alcalino mostraram que o eletrocatalisador de Pt apresenta a maior taxa reacional global de oxidação do etanol quando comparada com os eletrodos policristalinos de Pd e Rh. Os experimentos de DEMS on-line, por outro lado, mostraram que o Rh apresenta uma maior eficiência de conversão eletroquímica do etanol para CO2 e o Pd catalisa a reação, preferencialmente, pela via de formação de ácido acético. Além disso, o eletrodo policristalino de Pd revelou que a produção de CO2 ocorre predominantemente por uma via divergente à observada para os eletrodos de Pt e Rh. Contudo, o entendimento do mecanismo de reação e das propriedades eletrocatalíticas podem propulsionar, futuramente, a comercialização generalizada das mini-células a combustível de etanol direto
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2013
- Data da defesa: 01.03.2013
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ABNT
CANTANE, Daniel Augusto. Investigação da oxidação eletroquímica de etanol por espectrometria de massas on-line sobre nanoestruturas metálicas. 2013. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2013. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-04042013-143626/. Acesso em: 10 maio 2024. -
APA
Cantane, D. A. (2013). Investigação da oxidação eletroquímica de etanol por espectrometria de massas on-line sobre nanoestruturas metálicas (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-04042013-143626/ -
NLM
Cantane DA. Investigação da oxidação eletroquímica de etanol por espectrometria de massas on-line sobre nanoestruturas metálicas [Internet]. 2013 ;[citado 2024 maio 10 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-04042013-143626/ -
Vancouver
Cantane DA. Investigação da oxidação eletroquímica de etanol por espectrometria de massas on-line sobre nanoestruturas metálicas [Internet]. 2013 ;[citado 2024 maio 10 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-04042013-143626/
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