Investigação do mecanismo de eletro-oxidação do etanol em nanopartículas metálicas.

Resumo

A eletro-oxidação do etanol pela via direta, formando CO2 e H2O, envolve a transferência de 12 elétrons por molécula. Isso tem despertado grande interesse para sua aplicação como combustível em conversores de energia, tais como células a combustível. Para a oxidação total, é necessário a quebra das ligações C-H e C-C e a formação da ligação CO-O. Em eletrólito ácido, em eletrocatalisadores de Pt, a reação segue vias paralelas formando, principalmente, ácido acético e acetaldeído, sendo que dióxido de carbono é obtido somente em menor extensão, o que diminui drasticamente sua eficiência em células a combustível. Em eletrólito alcalino, tem-se presença de espécies oxigenadas adsorvidas na superfície do eletrocatalisador em baixos potenciais eletroquímicos, o que facilita a oxidação dos intermediários reacionais, mas ainda apresenta baixa eficiência para a oxidação total a CO2. Neste sentido, faz-se necessário avançar na compreensão do mecanismo de reação e o desenvolvimento de eletrocatalisadores que produzam a oxidação seletiva do etanol a CO2. Dentre os materiais estudados para aumentar a eficiência de sua oxidação em eletrólito ácido, tais como nanopartículas bimetálicas formadas por Pt-M (M = Ru, Rh, Sn, Mo e etc), somente a combinação com Rh tem mostrado um favorecimento da oxidação do etanol pela via direta e, no eletrólito alcalino, atividades catalíticas promissoras vem sendo observadas para Pd. Assim, este trabalho tem como objetivo avançar no conhecimento do mecanismo e no desenvolvimento de eletrocatalisadores mais ativos para a oxidação do etanol. Os eletrocatalisadores serão formados por nanopartículas de Rh e Pd e por diferentes nanoestruturas formadas pela combinação entre átomos de Rh e Pt, em eletrólito ácido e entre Pd e Pt, em eletrólito alcalino, todas suportadas sobre pó de carbono. As vias reacionais seguidas nas diferentes nanopartículas serão investigadas por FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) in situ e DEMS (Differential Electrochemical Mass Spectrometry) on line, associadas com técnicas eletroquímicas, como a voltametria cíclica e a cronoamperometria.