Síntese e aplicação de nanocatalisadores baseados em morfologia core-shell para a eletro-oxidação de alcoóis em meio alcalino.

Resumo

A geração alternativa de energia elétrica em sua forma "limpa" tem atraído a atenção de toda a cadeia acadêmico-científica mundial, almejando fontes geradoras de energia mais eficientes e menos agressivas ao meio ambiente. Neste contexto, vêm se destacando as pesquisas voltadas à utilização das células a combustível. Diversos eletrocatalisadores empregando platina e paládio em suas composições vêm sido utilizados para aplicações em células a combustível de álcool direto (DAFC's), entretanto dificuldades como custo do metal, quantidade utilizada dos metais nos catalisadores, baixa potência obtida da célula, reduzida eficiência na quebra das ligações C-C e problemas com o envenenamento do catalisador têm limitado a aplicação desta tecnologia para sistemas em larga escala.Perante a estes empecilhos, propõe-se neste projeto a preparação e aplicação de eletrocatalisadores nano estruturados por novas rotas de síntese tais como a metodologia core-shell, em sistemas bimetálicos à base de Pt e Pd, buscando promover a oxidação de comburentes como etanol, etilenoglicol e glicerol, fontes combustíveis alternativas ao metanol, em sistemas reacionais básicos. Serão sintetizados sistemas core-shell bimetálicos M@Pt e M@Pd, onde M = Ru, Sn ou Ni, suportados em carbono de alta área superficial (Carbono Vulcan) e nanotubos de carbono (CNT's), por três diferentes métodos: i) processo sequencial empregando poliol; ii) processo de deposição sequencial dos metais; iii) síntese química empregando reações de oxidação/redução.A caracterização física dos nanocatalisadores será realizada através das técnicas de Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Energia Dispersiva de raios X (EDX), Difração de raios X (DRX), Espectroscopia de Fotoelétron de raios X (XPS) e Dispersão de Elétrons com Detector de Campo Escuro Anular (HAADF). A caracterização eletroquímica será realizada empregando as técnicas de voltametria cíclica, cronoamperometria, cronopotenciometria e pela técnica de CO-stripping, estimando a área eletroquimicamente ativa dos nanocatalisadores. Durante as eletrólises empregando potencial controlado, serão realizadas análises dos produtos formados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC), Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massa (CG-MS) e pela técnica de Reflectância de Infravermelho in situ (FTIR). Finalizando, serão realizados testes em células unitárias para avaliar o desempenho, durabilidade e estabilidade dos eletrocatalisadores.