Desenvolvimento de sistemas para produção de hidrogênio e para geração e utilização de energia eletro-química

• Processo: 11/50727-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2016
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Acordo de Cooperação: CNPq - Pronex
• Pesquisador responsável: Ernesto Rafael Gonzalez
• Beneficiário: Ernesto Rafael Gonzalez
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: São Carlos
• Pesquisadores principais: Daniela Zanchet ; Edson Antonio Ticianelli ; Gherhardt Ribatski ; José Maria Correa Bueno ; Luiz Gonçalves Neto
• Bolsa(s) vinculada(s): 13/17720-6 - Síntese de novos nanocatalisadores para a tecnologia de energia renovável, BP.PD; 13/03408-0 - Eletrocatalisadores Bifuncionais para Reações Envolvidas em Dispositivos de Eletro-conversão de Energia Regenerativos que Operam com H2/O2., BP.DR; 13/02537-1 - Estudo e desenvolvimento de dissipadores de calor bioinspirados baseados na ebulição convectiva em microcanais para aplicação em células combustíveis, BP.PD; 12/17581-3 - Oxidação Eletroquímica do Etanol em Células a Combustível de Eletrólito Polimérico: Estudo Quantitativo das Vias Reacionais por Espectrometria de Massas On-line., BP.DR; 12/09936-6 - Modelagem cinética da reforma a vapor do etanol para produção de hidrogênio, BP.IC
• Assunto(s): Células de combustível Eletrônica de potência
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Celula A Combustive | Eletronica De Potencia | Reforma Catalitica

Resumo

O objetivo geral do presente projeto e o desenvolvimento parcial dos varies componentes das plantas de células a combustível de eletrólito polimérico (PEFC) completas, que em uma etapa seguinte deverão ser integrados para o desenvolvimento de protótipos de plantas operacionais. Estes objetivos podem ser agrupados em quatro linhas principais de atividades: (l) Desenvolvimento, caracterização e testes de catalisadores para reforma de alcoóis e purificação do hidrogênio produzido, com acoplamento de um reator a uma célula PEFC unitária de 5 cm2; (2) Aumento de escala do processo de preparação de eletrocatalisadores para células a combustível, focando em particular o método do acido fórmico. Inclui-se também neste grupo o desenvolvimento de Membranas/Eletrólito com vistas à produção de materiais substitutos ao Nafion, sistemas alcalinos, sistemas para alta temperatura. Ambos os materiais serão caracterizados e testados em eletrodos de camada fina porosa em células unitárias para avaliação do desempenho, estabilidade, homogeneidade, permeabilidade aos subprodutos do processo de reforma. (3) Aumento de escala do empacotamento membrana&eletrodos (MEA) de 5 para 200 cm2'. Isto inclui os testes em célula unitária, desenho dos distribuidores de gases e caracterização do balance de calor. Os testes também visam caracterizar o desempenho, estabilidade, homogeneidade, distribuição de corrente e temperatura dos MEA produzidos. Também serão feitas avaliações dos efeitos da contaminação por CO em eletrodos com escala expandida e dos efeitos das condições operacionais - como a temperatura da célula e umidificadores e a pressão dos gases - sobre o desempenho do sistema; (4) Pesquisa e desenvolvimento de multicélulas, Isto inclui o desenvolvimento de multicélulas (quatro a dez células conectadas em série). Modelagem e experimentação dos fenômenos associados ao transporte de massa e ao gerenciamento de calor. Fabricação dos sistemas periféricos de controle da unidade e do condicionamento da corrente, com vistas a geração de corrente alternada. (AU)

Publicações científicas

(35)

(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)

PAZ, D. S.; DAMYANOVA, S.; BORGES, L. R.; SANTOS, J. B. O.; BUENO, J. M. C.. Identifying the adsorbed active intermediates on Pt surface and promotion of activity through the redox CeO2 in preferential oxidation of CO in H-2. APPLIED CATALYSIS A-GENERAL, v. 548, n. SI, p. 164-178, NOV 25 2017. (12/00567-8, 11/50727-9, 10/11385-2)

CARVALHO, DIEGO R.; ARAGAO, ISAIAS B.; ZANCHET, DANIELA. Pt-CeO2 Catalysts Synthesized by Glucose Assisted Hydrothermal Method: Impact of Calcination Parameters on the Structural Properties and Catalytic Performance in PROX-CO. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, v. 18, n. 5, p. 3405-3412, MAY 2018. (11/50727-9, 14/21988-7)

BORGES, LAIS R.; LOPEZ-CASTILLO, ALEJANDRO; MEIRA, DEBORA M.; GALLO, JEAN MARCEL R.; ZANCHET, DANIELA; BUENO, JOSE MARIA C.. Effect of the Pt Precursor and Loading on the Structural Parameters and Catalytic Properties of Pt/Al2O3. CHEMCATCHEM, v. 11, n. 13, p. 3064-3074, JUL 4 2019. (11/50727-9, 10/11385-2, 16/02128-2, 12/00567-8)

TANCREDI, PABLO; DA COSTA, LUELC SOUZA; CALDERON, SEBASTIAN; MOSCOSO-LONDONO, OSCAR; SOCOLOVSKY, LEANDRO M.; FERREIRA, PAULO J.; MURACA, DIEGO; ZANCHET, DANIELA; KNOBEL, MARCELO. Exploring the synthesis conditions to control the morphology of gold-iron oxide heterostructures. NANO RESEARCH, v. 12, n. 8, p. 1781-1788, AUG 2019. (14/26672-8, 11/50727-9)

RODRIGUES FIUZA, TANNA ELYN; ZANCHET, DANIELA. Supported AuCu Alloy Nanoparticles for the Preferential Oxidation of CO (CO-PROX). ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 3, n. 1, p. 923-934, JAN 2020. (11/50727-9, 18/01258-5)

BRAGA, ADRIANO H.; RIBEIRO, MAURO C.; NORONHA, FABIO B.; GALANTE, DOUGLAS; BUENO, JOSE M. C.; SANTOS, JOAO B. O.. Effects of Co Addition to Supported Ni Catalysts on Hydrogen Production from Oxidative Steam Reforming of Ethanol. ENERGY & FUELS, v. 32, n. 12, p. 12814-12825, DEC 2018. (11/50727-9, 13/10858-2)

RODRIGUES FIUZA, TANNA ELYN; GONCALVES, DANIELLE SANTOS; ZANCHET, DANIELA. The Impact of Ceria Loading on the CuOx-CeO2 Interaction and Performance of AuCu/CeO2-SiO2 Catalysts in CO-PROX Reaction. European Journal of Inorganic Chemistry, v. 2021, n. 40, OCT 2021. (18/01258-5, 11/50727-9)

FIUZA, TANNA ELYN RODRIGUES; GONSALVES, DANIELLE SANTOS; GOMES, IGOR FERREIRA; ZANCHET, DANIELA. CeO2-supported Au and AuCu catalysts for CO oxidation: Impact of activation protocol and residual chlorine on the active sites. CATALYSIS TODAY, v. 381, p. 171-180, DEC 1 2021. (11/50727-9, 18/01258-5, 19/11800-4)

DA SILVA, GABRIEL CHRISTIANO; PEREZ, JOELMA. Oxygen Reduction Reaction on Pt-Y/C Catalysts: Activity and Long-Term Stability Study. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. N/A, p. 11-pg., 2022-10-14. (11/50727-9, 13/17549-5)

MEIRA, D. M.; RIBEIRO, R. U.; MATHON, O.; PASCARELLI, S.; BUENO, J. M. C.; ZANCHET, D.. Complex interplay of structural and surface properties of ceria on platinum supported catalyst under water gas shift reaction. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 197, p. 13-pg., 2016-11-15. (11/50727-9, 10/52291-0, 12/00523-0)

BRAGA, ADRIANO H.; DE OLIVEIRA, DANIELA C.; TASCHIN, ALAN R.; SANTOS, JOAO B. O.; GALLO, JEAN MARCEL R.; BUENO, JOSE M. C.. Steam Reforming of Ethanol Using Ni-Co Catalysts Supported on MgAl2O4: Structural Study and Catalytic Properties at Different Temperatures. ACS CATALYSIS, v. 11, n. 4, p. 2047-2061, FEB 19 2021. (16/02128-2, 18/01258-5, 17/04058-4, 11/50727-9)

SATO, ANDRE G.; BIANCOLLI, ANA L. G.; PAGANIN, VALDECIR A.; DA SILVA, GABRIEL C.; CRUZ, GLAUBER; DOS SANTOS, ANTONIO M.; TICIANELLI, EDSON A.. Potential applications of the hydrogen and the high energy biofuel blend produced by ethanol dehydrogenation on a Cu/ZrO2 catalyst. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 40, n. 42, p. 7-pg., 2015-11-09. (11/50727-9, 12/04112-5)

QUEIROZ, A. C.; SILVA, W. O.; RODRIGUES, I. A.; LIMA, F. H. B.. Identification of bimetallic electrocatalysts for ethanol and acetaldehyde oxidation: Probing C-2-pathway and activity for hydrogen oxidation for indirect hydrogen fuel cells. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 160, p. 423-435, NOV 2014. (08/05156-0, 09/07629-6, 11/50727-9, 13/00197-9)

PASQUALETI, ANIELLI M.; OLU, PIERRE-YVES; CHATENET, MARIAN; LIMA, FABIO H. B.. Borohydride Electrooxidation on Carbon-Supported Noble Metal Nanoparticles: Insights into Hydrogen and Hydroxyborane Formation. ACS CATALYSIS, v. 5, n. 5, p. 2778-2787, MAY 2015. (11/03672-4, 11/50727-9, 13/16930-7, 12/00877-7)

ZANCHET, DANIELA; SANTOS, JOAO BATISTA O.; DAMYANOVA, SONIA; GALLO, JEAN MARCEL R.; BUENO, JOSE MARIA C.. Toward Understanding Metal-Catalyzed Ethanol Reforming. ACS CATALYSIS, v. 5, n. 6, p. 3841-3863, JUN 2015. (11/50727-9)

AVILA-NETO, C. N.; ZANCHET, D.; HORI, C. E.; RIBEIRO, R. U.; BUENO, J. M. C.. Interplay between particle size, composition, and structure of MgAl2O4-supported Co-Cu catalysts and their influence on carbon accumulation during steam reforming of ethanol. JOURNAL OF CATALYSIS, v. 307, p. 222-237, NOV 2013. (11/50727-9)

SATO, ANDRE G.; BIANCOLLI, ANA L. G.; PAGANIN, VALDECIR A.; DA SILVA, GABRIEL C.; CRUZ, GLAUBER; DOS SANTOS, ANTONIO M.; TICIANELLI, EDSON A.. Potential applications of the hydrogen and the high energy biofuel blend produced by ethanol dehydrogenation on a Cu/ZrO2 catalyst. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 40, n. 42, SI, p. 14716-14722, NOV 9 2015. (12/04112-5, 11/50727-9)

MEIRA, D. M.; RIBEIRO, R. U.; MATHON, O.; PASCARELLI, S.; BUENO, J. M. C.; ZANCHET, D.. Complex interplay of structural and surface properties of ceria on platinum supported catalyst under water gas shift reaction. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 197, n. SI, p. 73-85, NOV 15 2016. (10/52291-0, 11/50727-9, 12/00523-0)

DESTRO, PRISCILA; CANTANEO, DANIEL AUGUSTO; MEIRA, DEBORA M.; HONORIO, GUILHERME DOS SANTOS; DA COSTA, LUELC SOUZA; BUENO, JOSE MARIA C.; ZANCHET, DANIELA. Formation of Bimetallic Copper-Gold Alloy Nanoparticles Probed by in Situ X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy. European Journal of Inorganic Chemistry, n. 33, p. 3770-3777, SEP 9 2018. (10/52291-0, 11/50727-9)

BATHOMARCO, CLARICE G.; FRANKE, KAREN N.; FERREIRA, ADRIANA P.. Aspects of the interaction between Au and Fe in supported catalysts applied to the preferential CO oxidation. CATALYSIS TODAY, v. 344, n. SI, p. 176-189, MAR 15 2020. (11/50727-9)

CANTANE, D. A.; OLIVEIRA, F. E. R.; SANTOS, S. F.; LIMA, F. H. B.. Synthesis of Pt-based hollow nanoparticles using carbon-supported Co@Pt and Ni@Pt core-shell structures as templates: Electrocatalytic activity for the oxygen reduction reaction. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 136, p. 351-360, JUN 5 2013. (11/50727-9, 09/07629-6, 09/11073-3)

DE OLIVEIRA, DRIELLY C.; SILVA, WANDERSON O.; CHATENET, MARIAN; LIMA, FABIO H. B.. NiOX-Pt/C nanocomposites: Highly active electrocatalysts for the electrochemical oxidation of hydrazine. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 201, p. 22-28, FEB 2017. (11/50727-9, 13/16930-7, 13/12232-3, 13/00197-9)

BERUSKI, OTAVIO; LOPES, THIAGO; KUCERNAK, ANTHONY R. J.; PEREZ, JOELMA. Investigation of convective transport in the gas diffusion layer used in polymer electrolyte fuel cells. PHYSICAL REVIEW FLUIDS, v. 2, n. 10, OCT 17 2017. (14/22130-6, 13/16930-7, 13/11316-9, 14/50279-4, 11/50727-9, 17/15304-6, 14/09087-4)

PASQUALETI, ANIELLI M.; OLIVEIRA, FRANCISCA E. R.; LIMA, FABIO H. B.. Metal Oxide/Gold Hybrid Nanocomposites as Electrocatalysts for Alkaline Air Electrodes. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 26, n. 11, p. 2171-2174, NOV 2015. (11/50727-9, 13/16930-7, 13/03408-0)

SATO, ANDRE G.; SILVA, GABRIEL C. D.; PAGANIN, VALDECIR A.; BIANCOLLI, ANA L. G.; TICIANELLI, EDSON A.. New, efficient and viable system for ethanol fuel utilization on combined electric/internal combustion engine vehicles. Journal of Power Sources, v. 294, p. 569-573, OCT 30 2015. (12/04112-5, 11/50727-9)

CASTANHEIRA, LUIS; SILVA, WANDERSON O.; LIMA, FABIO H. B.; CRISCI, ALEXANDRE; DUBAU, LAETITIA; MAILLARD, FREDERIC. Carbon Corrosion in Proton-Exchange Membrane Fuel Cells: Effect of the Carbon Structure, the Degradation Protocol, and the Gas Atmosphere. ACS CATALYSIS, v. 5, n. 4, p. 2184-2194, APR 2015. (11/50727-9, 13/16930-7)

JACOB, JULIANA M.; CORRADINI, PATRICIA G.; ANTOLINI, ERMETE; SANTOS, NATHALIA ABE; PEREZ, JOELMA. Electro-oxidation of ethanol on ternary Pt-Sn-Ce/C catalysts. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 165, p. 176-184, APR 2015. (11/50727-9, 12/12189-8)

CORRADINI, PATRICIA G.; ANTOLINI, ERMETE; PEREZ, JOELMA. Electro-oxidation of ethanol on ternary non-alloyed Pt-Sn-Pr/C catalysts. Journal of Power Sources, v. 275, p. 377-383, FEB 1 2015. (11/50727-9, 12/12189-8)

DESTRO, PRISCILA; COLOMBO, MASSIMO; PRATO, MIRKO; BRESCIA, ROSARIA; MANNA, LIBERATO; ZANCHET, DANIELA. Au1-xCux colloidal nanoparticles synthesized via a one-pot approach: understanding the temperature effect on the Au : Cu ratio. RSC ADVANCES, v. 6, n. 27, p. 22213-22221, 2016. (11/50727-9)

DESTRO, PRISCILA; CANTANEO, DANIEL AUGUSTO; MEIRA, DEBORA M.; HONORIO, GUILHERME DOS SANTOS; DA COSTA, LUELC SOUZA; BUENO, JOSE MARIA C.; ZANCHET, DANIELA. Formation of Bimetallic Copper-Gold Alloy Nanoparticles Probed by in Situ X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy. European Journal of Inorganic Chemistry, v. N/A, n. 33, p. 8-pg., 2018-09-09. (11/50727-9, 10/52291-0)

CALDAS, PAULA C. P.; GALLO, JEAN MARCEL R.; LOPEZ-CASTILLO, ALEJANDRO; ZANCHET, DANIELA; BUENO, JOSE MARIA C.. The Structure of the Cu-CuO Sites Determines the Catalytic Activity of Cu Nanoparticles. ACS CATALYSIS, v. 7, n. 4, p. 2419-2424, APR 2017. (16/02128-2, 10/11385-2, 11/50727-9)

DESTRO, PRISCILA; KOKUMAI, TATHIANA M.; SCARPELLINI, ALICE; PASQUALE, LEA; MANNA, LIBERATO; COLOMBO, MASSIMO; ZANCHET, DANIELA. The Crucial Role of the Support in the Transformations of Bimetallic Nanoparticles and Catalytic Performance. ACS CATALYSIS, v. 8, n. 2, p. 1031-1037, FEB 2018. (11/50727-9)

BATHOMARCO, CLARICE G.; FRANKE, KAREN N.; FERREIRA, ADRIANA P.. Aspects of the interaction between Au and Fe in supported catalysts applied to the preferential CO oxidation. CATALYSIS TODAY, v. 344, p. 14-pg., 2020-03-15. (11/50727-9)

DA SILVA, G. C.; SANTOS, N. A.; PEREZ, J.; SHAO, M; BRISARD, G. Activity and Long-Term Stability Study of Pt-Y/C Electrocatalysts for Oxygen Reduction Reaction. ELECTROCATALYSIS 8, v. 72, n. 29, p. 12-pg., 2016-01-01. (11/50727-9, 13/17549-5)

PAZ, D. S.; DAMYANOVA, S.; BORGES, L. R.; SANTOS, J. B. O.; BUENO, J. M. C.. Identifying the adsorbed active intermediates on Pt surface and promotion of activity through the redox CeO2 in preferential oxidation of CO in H-2. APPLIED CATALYSIS A-GENERAL, v. 548, p. 15-pg., 2017-11-25. (10/11385-2, 11/50727-9, 12/00567-8)