Utilização de óxidos de perovskitas para a geração contínua e simultânea de energia e/ou portadores densos de energia

• Processo: 20/04431-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Pablo Sebastián Fernández
• Beneficiário: Pablo Sebastián Fernández
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Bioenergia Eletroquímica Óxidos perovskitas Dióxido de carbono Fotoeletrocatálise Geração de energia Etanol Glicerol Hidrogênio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Co2 | Ethanol | Glycerol | Hydrogen | Perovskites oxides | (Photo)electrocatalysis | Eletroquímica

Resumo

O esgotamento das fontes de combustíveis fósseis e aumento da preocupação da população com as mudanças climáticas tem estimulado o desenvolvimento de fontes de energia mais verdes e sustentáveis. Glicerol é um coproduto da produção de biodiesel. O constante aumento na produção de biodiesel tem gerado um excesso de glicerol no mercado de forma que seu preço tem caído drasticamente. Polióis como o glicerol podem ser convertidos em diversos outros produtos de maior valor agregado. Desta forma, esta molécula tem se tornado uma opção como material a suprir o anodo em eletrolisadores podendo ser oxidado a um ou mais produtos. Além disto, no catodo do eletrolisador, o abastecimento pode ser realizado com água de forma que hidrogênio de alta pureza possa ser gerado. CO2 é uma das principais moléculas responsáveis pelas mudanças climáticas, porém pode ser considerada como matéria-prima para a produção de combustíveis por meio de sua reação de redução eletroquímica. Desta forma, ao invés de abastecer o anodo do eletrolisador com glicerol e o catodo com água, o material do cátodo pode ser substituído por CO2 de forma a produzi álcoois e/ou hidrocarbonetos. Diversos materiais vêm sendo avaliados como (photo)eletrocatalisadores para estas reações. Pode-se encontrar na literatura excelentes resultados para oxidação de glicerol e obtenção de hidrogênio, porém basicamente com a utilização de catalisadores baseados em metais nobres. Por outro lado, apesar de vários materiais terem demostrado capacidade de redução de CO2, não há um material encontrado capaz de produzir grandes quantidades de produtos (altas correntes) e alta seletividade. Desta forma é importante procurar por materiais compostos por elementos abundantes e baratos. Óxidos de perovskitas demostraram bons resultados para reações envolvendo oxigênio despontando como alternativas interessantes aos metais nobres. Desta forma, este trabalho tem como objetivo avaliar diferentes perovskitas com substituições parciais nos sítios A e B como (foto)eletrocatalisadores das reações de oxidação de glicerol e redução de CO2. Para tanto, óxidos perovskita serão sintetizados, caracterizados por XRD, TEM, XPS, TGA e ICP e então avaliados eletroquimicamente como eletro catalisadores para as reações previamente descritas. Os produtos de reação assim como a rota reacional será determinada por experimentos de FTIR in situ e online HPLC. Por fim, selecionaremos os óxidos de perovskitas com os melhores desempenhos em experimentos eletroquímicos convencionais para serem usados em dispositivos (foto)eletroquímicos microfluídicos para produzir de maneira contínua e concomitante energia e/ou várias moléculas com valor agregado. (AU)

Publicações científicas

(6)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SOFFIATI, GABRIELA; YUKUHIRO, VICTOR Y.; RAJU, SWATHI P.; DE SOUZA, MATHEUS B. C.; MARQUEZINI, LEONARDO; DA SILVA, EDISON Z.; FERNANDEZ, PABLO S.; SAN-MIGUEL, MIGUEL A.. Electro-Oxidation of Polyols on Bi-Modified Pt in Acidic Media (HCl (TM) O-4). Understanding Activity and Selectivity Trends. CHEMCATCHEM, v. N/A, p. 13-pg., 2023-04-07. (17/11986-5, 17/26105-4, 16/23891-6, 20/04431-0, 13/07296-2, 16/01365-0)

SANTIAGO, PATRICIA V. B.; RAJU, SWATHI P.; AKKIRAJU, KARTHIK; VICENTE, RAFAEL A.; DA SILVA, MARIANE A.; YUAN, SHUAI; ZANCHET, DANIELA; SHAO-HORN, YANG; FERNANDEZ, PABLO S.. Perovskite Oxides as an Opportunity to Systematically Study the Electrooxidation of Alcohols and Polyols on Materials Based on Abundant Elements: Learning from the Experience Using Pure Metals and Metallic Oxides in Electrocatalysis. ACS APPLIED ENERGY MATERIALS, v. 6, n. 13, p. 27-pg., 2023-06-23. (17/11986-5, 20/04431-0)

AMARAL, MURILO M.; YUKUHIRO, VICTOR Y.; VICENTINI, RAFAEL; PETERLEVITZ, ALFREDO C.; DA SILVA, LEONARDO M.; FERNANDEZ, PABLO; ZANIN, HUDSON. Direct observation of the CO2 formation and C-H consumption of carbon electrode in an aqueous neutral electrolyte supercapacitor by in-situ FTIR and Raman. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 71, p. 9-pg., 2022-08-01. (16/25082-8, 17/11958-1, 18/20756-6, 20/04431-0, 17/11986-5, 14/02163-7, 18/02713-8, 20/04281-8)

AMARAL, MURILO M.; REAL, CARLA G.; YUKUHIRO, VICTOR Y.; DOUBEK, GUSTAVO; FERNANDEZ, PABLO S.; SINGH, GURPREET; ZANIN, HUDSON. In situ and operando infrared spectroscopy of battery systems: Progress and opportunities. JOURNAL OF ENERGY CHEMISTRY, v. 81, p. 20-pg., 2023-03-31. (20/04431-0, 17/11958-1, 14/02163-7)

BONATO, LUIZ GUSTAVO; DAL POGGETTO, GUILHERME; MORAL, RAPHAEL FERNANDO; DE CARVALHO VALE, BRENER RODRIGO; GERMINO, JOSE CARLOS; ALMEIDA, DIOGO BURIGO; SANTIAGO, PATRICIA; FERNANDEZ, PABLO SEBASTIAN; TORMENA, CLAUDIO FRANCISCO; PADILHA, LAZARO A.; et al. Photostability of amine-free CsPbBr3 perovskite nanocrystals under continuous UV illumination. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 11, n. 24, p. 12-pg., 2023-03-06. (20/10246-0, 21/13262-0, 17/11986-5, 20/16077-6, 18/15574-6, 19/22576-8, 19/25765-6, 20/04431-0)

LUO, HUI; YUKUHIRO, VICTOR Y.; FERNANDEZ, PABLO S.; FENG, JINGYU; THOMPSON, PAUL; RAO, RESHMA R.; CAI, RONGSHENG; FAVERO, SILVIA; HAIGH, SARAH J.; DURRANT, JAMES R.; et al. Role of Ni in PtNi Bimetallic Electrocatalysts for Hydrogen and Value-Added Chemicals Coproduction via Glycerol Electrooxidation. ACS CATALYSIS, v. 12, n. 23, p. 15-pg., 2022-11-10. (17/11986-5, 20/04431-0)