Eletrólise assistida da água

• Processo: 22/06405-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Geração
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2028
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: André Henrique Baraldi Dourado
• Beneficiário: André Henrique Baraldi Dourado
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Antonio Gustavo Sampaio de Oliveira Filho ; Hamilton Brandão Varela de Albuquerque ; Jonathan Quinson ; Matthias Arenz
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/02191-5 - Estudos da cinética e mecanismos da despolimerização eletroquímica de ligninas sobre óxidos metálicos, BP.PD; 24/22408-6 - Estudo da nanoestruturação de eletrodos de Au através de técnicas eletroquímicas e suas aplicações na eletrólise assistida da água, BP.MS; 24/13277-5 - Reforma eletrocatalítica da lignina sobre eletrodos de ligas metálicas, BP.IC; 24/02870-7 - Uso de microscópio eletroquímica de varredura para estudo de propriedades locais durante reações assistidas por LSPRs, BP.IC; 23/05544-0 - Eletrólise assistida da água, BP.GR
• Assunto(s): Eletroquímica Eletrocatálise Eletrólise da água Plasmônica Hidrogênio Biomassa
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Eletrocatálise | Eletrólise assistida | Eletroquímica plasmônica | Hidrogênio verde | valorização de biomassa | Eletroquímica

Resumo

Devido às crescentes alterações climáticas, mudanças nas fontes de energia são necessárias e urgentes. Para isso, o uso de fontes renováveis e eficientes como a eólica e a fotovoltaica são interessantes, porém limitadas, devido à desigual distribuição territorial e sazonal de ventos e luz. Uma estratégia muito discutida para a aplicação dessas fontes é o armazenamento da energia excedente produzida em períodos de abundância através da geração de moléculas combustíveis, os denominados combustíveis solares. Dentre eles, destaca-se o hidrogênio, devido à sua alta densidade energética e possibilidade de produção através de meios eletroquímicos, como a eletrólise da água. Um dos problemas desse processo é a elevada diferença de potencial elétrico necessária para sua ocorrência, devido às barreiras de ativação da reação de desprendimento de oxigênio (RDO). Por esse motivo, investigações a respeito da eletrólise assistida da água são desejáveis. Uma alternativa considerada nessa proposta é a assistência via presença da ressonância plasmônica localizada, processo no qual a nuvem eletrônica de nanopartículas metálicas de Au entram em ressonância com radiação luminosa de comprimento de onda coerente, gerando transportadores de carga excitados que podem diminuir o potencial necessário para a RDO. Além disso, outras reações de oxidação, como a do etanol e a do SO2 serão investigadas na presença da ressonância plasmônica, diminuindo o potencial para a geração de H2 tanto pela radiação, como pela substituição da espécie a ser oxidada. Outra opção para reação de oxidação é a reforma eletrocatalítica da lignina, processo que gera produtos de maior valor agregado e combustível a partir de biomassa. A investigação será realizada tanto em condições de células de três eletrodos, quanto em condições de aplicação, através do uso de eletrodos de difusão gasosa como eletrodos de trabalho. A microscopia eletroquímica de varredura fornecerá maior detalhamento dos sistemas e permitirá estudar as propriedades locais na ausência e presença de luz. Adicionalmente, técnicas de impedância, como Mott-Schottky multifrequência, serão utilizadas para investigar a dependência das propriedades dos semicondutores óxidos como catalisadores em meio alcalino. (AU)