Eletrocatálise além da platina: desenvolvimento de eletrocatalisadores sustentáveis

• Processo: 14/22130-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Thiago Lopes
• Beneficiário: Thiago Lopes
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Almir Oliveira Neto ; Dolores Ribeiro Ricci Lazar ; Edson Antonio Ticianelli ; Elisabete Inacio Santiago ; Estevam Vitorio Spinacé ; Fabio Coral Fonseca ; Valter Ussui
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/15327-9 - A função de metais de transição na formação de sítios ativos em eletrocatalisadores sustentáveis, BP.MS; 17/15304-6 - Eletrocatálise além da platina: desenvolvimento de eletrocatalisadores sustentáveis, BP.JP
• Assunto(s): Eletroquímica Eletrocatálise Bioenergia Nitritos Nitratos Catalisadores Platina Poluição da água
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aplicações Ambientais e Energéticas | bioenergia | Degradação de Nitrito e Nitrato | Nova Classe de Catalisadores | Novos Catalisadores Baseados em Carbono | tratamento de aguas contaminadas | Eletroquímica

Resumo

Reações eletroquímicas são ubíquas, presentes nos seres vivos (p. ex. respiração), na corrosão de metais, nas reações de combustão e muitas aplicações tecnológicas poderiam ser beneficiadas se eletrocatalisadores apropriados fossem desenvolvidos. Como por exemplo, os sistemas eletroquímicos que convertem energia química diretamente em energia elétrica, p. ex. a recente célula a combustível abiótica (que realiza energy harvesting). Entretanto, os catalisadores atuais, baseados em platina, apresentam atividade catalítica limitada, são finitos, extremamente frágeis e estão se tornado cada dia mais caros. Neste sentido, o presente projeto de pesquisa propõe a criação de uma nova classe de catalisadores objetivando novas aplicações como a decomposição eletroquímica de nitrito e nitrato, e o tratamento de águas residuais como a vinhaça. Além disso, a nova classe de catalisadores em proposição é baseada nas versáteis nanoestruturas do carbono, que são renováveis, de baixo custo e abundantes no Brasil, em detrimento da platina que não é nem abundante nem explorada no Brasil no momento. Este projeto tem potencial de contribuir positivamente com o campo da eletrocatálise voltada tanto para aplicações ambientais quando tecnológicas. Dentre as aplicações, os catalisadores em proposição seriam importantes no tratamento de águas residuais e aquíferos, como a vinhaça e as contaminadas por nitrito e nitrato, nas reações associadas as células a combustível regenerativas e abióticas, e em eletrolisadores cloro-soda, além de novas fronteiras que serão exploradas ao longo deste projeto. (AU)

Publicações científicas

(8)

(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)

DO REGO, ULISSES ALVES; LOPES, THIAGO; BOTT-NETO, JOSE LUIZ; TANAKA, AURO ATSUSHI; TICIANELLI, EDSON ANTONIO. Oxygen reduction electrocatalysis on transition metal-nitrogen modified tungsten carbide nanomaterials. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 810, p. 222-231, FEB 1 2018. (14/22130-6, 14/50279-4, 13/16930-7, 17/15304-6, 14/09087-4)

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)

ANTONIASSI, R. M.; SILVA, J. C. M.; LOPES, T.; OLIVEIRA NETO, A.; SPINACE, E. V.. Carbon-supported Pt nanoparticles with (100) preferential orientation with enhanced electrocatalytic properties for carbon monoxide, methanol and ethanol oxidation in acidic medium. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 42, n. 8, p. 28786-28796, NOV 30 2017. (14/22130-6, 14/50279-4, 17/15304-6, 14/09087-4)

DO REGO, ULISSES ALVES; SGARBI, RICARDO; LOPES, THIAGO; DOS SANTOS, CLENILTON COSTA; TANAKA, AURO A.; TICIANELLI, EDSON A.. Effect of Substrate and Pyrolysis Atmosphere of FeNx Materials on Electrocatalysis of the Oxygen Reduction Reaction. ELECTROCATALYSIS, v. 12, n. 5, p. 548-563, SEP 2021. (19/22183-6, 17/15304-6, 14/22130-6)

DO REGO, ULISSES A.; LOPES, THIAGO; BOTT-NETO, JOSE L.; GOMEZ-MARIN, ANA M.; TANAKA, AURO A.; TICIANELLI, EDSON A.. Non-Noble Fe-N-x/C Electrocatalysts on Tungsten Carbides/N-Doped Carbons for the Oxygen Reduction Reaction. ELECTROCATALYSIS, v. 10, n. 2, p. 134-148, MAR 2019. (14/22130-6, 13/16930-7, 14/50279-4, 17/15304-6, 14/09087-4)

LOPES, THIAGO; BERUSKI, OTAVIO; MANTHANWAR, AMIT M.; KORKISCHKO, IVAN; PUGLIESI, REYNALDO; STANOJEV, MARCO ANTONIO; GARCIA ANDRADE, MARCOS LEANDRO; PISTIKOPOULOS, EFSTRATIOS N.; PEREZ, JOELMA; FONSECA, FABIO CORAL; et al. Spatially resolved oxygen reaction, water, and temperature distribution: Experimental results as a function of flow field and implications for polymer electrolyte fuel cell operation. APPLIED ENERGY, v. 252, OCT 15 2019. (16/12397-0, 13/11316-9, 14/50279-4, 14/09087-4, 17/11937-4, 14/22130-6, 17/15304-6)

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AMARAL, PAULO H. R.; TORREZ-BAPTISTA, ALVARO D.; DIONISIO, DAWANY; LOPES, THIAGO; MENEGHINI, JULIO R.; MIRANDA, CAETANO R.. A Machine Learning Model for Adsorption Energies of Chemical Species Applied to CO2 Electroreduction. Journal of the Electrochemical Society, v. 169, n. 11, p. 8-pg., 2022-11-01. (17/02317-2, 14/22130-6, 14/50279-4, 17/15304-6, 20/15230-5, 22/03716-6)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa