Eletrocatalisadores nanoestruturados baseados em PT, PD e óxidos de baixo custo para aplicações em energia e meio ambiente

Resumo

Impactos ambientais, danos à saúde e esgotamento de fontes de energia não-renováveis têm motivado pesquisas na área de energia, com a finalidade de buscar alternativas para suprir a demanda energética necessária, minimizando danos causados pelas fontes mais utilizadas atualmente como o petróleo. Com isto, viabiliza-se a aplicação de dispositivos como células a combustível para fornecer energia de forma limpa e com alta eficiência. O presente projeto tem o propósito de desenvolver eletrocatalisadores à base de platina e paládio, com a utilização de óxidos de metais auxiliares como estanho, cério e ferro, que melhoram a atividade e reduzem os custos advindos dos metais nobres, para a oxidação de combustíveis como etanol e acetol em DLFC's (Direct Liquid Fuel Cell- Células a Combustível de Líquido Direto). A utilização de etanol é interessante devido às suas características verdes, por se tratar de uma fonte renovável, além da viabilidade econômica, já que o Brasil um dos maiores produtores mundiais de etanol. O interesse na utilização do acetol como combustível é a inovação deste projeto, uma vez que esta molécula ainda não foi empregada em sistemas de oxidação eletroquímica, e apresenta grande viabilidade ambiental, por se tratar de um composto advindo do glicerol, este obtido a partir do biodiesel. O controle da morfologia dos eletrocatalisadores será abordado (nanodendritos, nano-octaedros, nanobarras), de acordo com a síntese empregada na obtenção das nanopartículas metálicas, e serão empregados diferentes suportes baseados em materiais carbonáceos (carbono, grafeno e nanotubos de carbono), e estudadas suas respectivas contribuições na atividade do eletrocatalisador. Para a caracterização física dos eletrocatalisadores serão utilizadas técnicas específicas, tais como: Difração de Raio-X (DRX), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), e Espectroscopia Fotoeletrônica de Raio-X (XPS). Também serão efetuados os experimentos de Voltametria Cíclica e Cronoamperometria para caracterização eletroquímica e avaliação da atividade eletrocatalítica, além da verificação dos produtos formados por meio de Espectroscopia de Infra-Vermelho com Transformada de Fourier (FTIR in situ). A aplicação dos eletrocatalisadores em célula a combustível unitária, para oxidação de etanol e acetol (ainda não estudado na literatura segundo o nosso conhecimento), será realizada mediante experimentos eletroquímicos supracitados, para avaliação de atividade e aumento no desempenho e eficiência de tais dipositivos devido às nanoestrututras e suportes utilizados. Ainda com o viés ambiental serão aplicadas nanobarras de óxido de cério para a degradação de poluentes orgânicos (17b estradiol) por meio de processos eletroquímicos oxidativos avançados. (AU)