Efeito das propriedades do eletrólito na eletro-oxidação de álcoois sobre platina

• Processo: 22/08723-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Acordo de Cooperação: DAAD
• Pesquisador responsável: Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
• Beneficiário: Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
• Pesquisador Responsável no exterior: Yujin Tong
• Instituição Parceira no exterior: University of Duisburg-Essen, Alemanha
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: André Henrique Baraldi Dourado ; Fabio Henrique Barros de Lima ; Germano Tremiliosi Filho
• Vinculado ao auxílio: 20/15230-5 - Centro de Pesquisa e Inovação de Gases de Efeito Estufa - RCG2I, AP.PCPE
• Assunto(s): Eletroquímica Eletrocatálise Conversão de energia Etanol Glicerol Eletrólitos Eletro-oxidação Platina
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Conversão de Energia | Eletrocatálise | Etanol | glicerol | Oscilacões | eletroquímica

Resumo

Os desafios ecológicos que a humanidade vem enfrentando atualmente ameaçam não apenas projeções isoladas de crescimento, mas a sua própria capacidade de sobreviver no futuro próximo. Tal prospecto alarmante tem estimulado um movimento perceptível dentro dos círculos acadêmicos no sentido de favorecer o desenvolvimento de projetos de pesquisa mais orientados para temas sustentáveis, o que normalmente se traduz em tentativas de aprofundar o entendimento e, por fim, melhorar processos químicos-chave do ponto de vista econômico. Entre eles, um de particular interesse é a reforma catalítica de moléculas orgânicas extraídas de biomassa; uma vez que estas podem ser utilizadas como vias ecologicamente amigáveis para se obter energia elétrica (ex: células combustíveis diretas de etanol) e compostos que servem como matéria prima valiosa para a indústria (ex: óxido de etileno). Entretanto, a fim de que ambos os processos apresentem verdadeiramente pegadas de carbono neutra/negativa, a configuração das células eletroquímicas e as condições experimentais utilizadas devem impedir a completa oxidação dos reagentes à CO2 - significando que um controle firma sobre a seletividade dos produtos é necessária. Tal desafio é geralmente atacado através da modulação das propriedades bulk e/ou interfaciais do substrato catalítico utilizado. Entretanto, apesar da utilidade destas abordagens, há poucos estudos em que elas tenham sido empregadas simultaneamente e, no presente momento, não há explicações satisfatórias para a exata natureza da dependência entre a seletividade dos produtos obtidos e a eficiência energética dos processos de reforma eletroquímica com o tipo de meio reacional empregado. Considerando o exposto, o objetivo deste projeto bilateral entre Brasil e Alemanha é o de investigar possíveis efeitos significativos sobre os mecanismos de eletro-oxidação de pequenas moléculas orgânicas, tal como o etanol e o glicerol, sobre eletrodos de Pt. Tais efeitos podem surgir da (i) polaridade do meio; (ii) difusão de massa e do gradiente de pH interfaciais e; (iii) competição de adsorção entre produtos, intermediários e íons na superfície do catalisador. Afim de considerar tais proposições, soluções de etanol e de glicerol com diferentes composições catiônicas (Li+, Na+, K+, Ca2+ and Mg2+) e aniônicas (Cl-, ClO4-, SO42- and H2PO4-/HPO42-) foram escolhidas como sistemas modelo para serem estudadas sobre eletrodos monocristalinos de platina com baixos índices de Miller através do acoplamento de métodos eletroquímicos com analíticos, espectroscópicos e computacionais. Este projeto irá combinar as especialidades complementares dos dois grupos nos campos da espectroscopia não-linear (Universidade de Duisburg-Essen, UDE) e eletroquímica (Universidade de São Paulo). Por fim, o balanço entre o número de pesquisadores jovens e experientes envolvidos nas missões de intercambio em ambos os lados foi planejado para maximizar a troca de experiências práticas e de conhecimentos teóricos por toda a duração da colaboração proposta, e para continuar a ser frutífera mesmo longo após este contato inicial. (AU)