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Eletrocatálise em célula a combustível direta do etanol com a co-produção de alcoolquímico

Processo: 12/04112-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de julho de 2012
Vigência (Término): 30 de setembro de 2013
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Edson Antonio Ticianelli
Beneficiário:Andre Gustavo Sato
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:09/07629-6 - Eletrocatálise IV: aspectos fundamentais e aplicados dos processos eletrocatalíticos, bio-eletrocatálise e instabilidades cinéticas, AP.BIOEN.TEM
Assunto(s):Eletrocatálise   Acetato de etila   Células de combustível   Etanol   Eletroquímica   Hidrogênio

Resumo

A eletro-oxidação completa do etanol em células a combustível direta gera CO2 e H2O, envolvendo a transferência de 12 elétrons por molécula. Em eletrólito ácido, e em eletrocatalisadores de Pt, a reação segue paralelamente formando dois sub-produtos indesejáveis: ácido acético (corrosivo) e acetaldeído (tóxico e volátil), rendendo apenas 2 e 4 elétrons, respectivamente e reduzindo a eficiência Faradaica da célula a combustível. Trabalhos anteriores do candidato, em catálise heterogênea, mostraram catalisadores à base de cobre altamente ativos e seletivos na reação direta do etanol em acetato de etila e H2. Embora renda 2 elétrons por molécula de etanol, o acetato de etila como efluente de eletrocatálise pode ser reaproveitado. É esperado que o Pd, ao formar uma monocamada superficial aos catalisadores à base de cobre, tenha duplo efeito: um de barreira, já que o mesmo é seletivamente permeável a H2; e promotor, já que catalisadores à base de Pd transforma o etanol em acetato de etila pela via oxidativa, consumindo o ácido acético em excesso. É objetivo desta pesquisa o estudo inédito para o desenvolvimento de catalisadores à base de cobre e Pd recoberto por monocamada de Pt ou Pd empregado como ânodo em célula combustível direta de etanol. Num sistema híbrido de propulsão de automóveis, a eletricidade gerada na célula a combustível alimenta um motor elétrico enquanto o acetato de etila pode ser utilizado em motores a combustão interna. As reações eletrocatalíticas serão investigadas por técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica e cronoamperometria com os produtos de reação analisados em linha por cromatografia a gás e/ou espectrometria de massas.

Publicações científicas
(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)
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. Citações Web of Science: 3.
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. Citações Web of Science: 3.

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

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ENERGIA EM UM VEÍCULO HÍBRIDO, SISTEMA DE PRODUÇÃO DE ENERGIA EM UM VEÍCULO HÍBRIDO E VEÍCULO HÍBRIDO BR1020140034382 - Universidade de São Paulo (USP) . André Gustavo Sato; Edson Antonio Ticianelli - 13 de fevereiro de 2014

HYDROGEN PRODUCTION METHOD, ENERGY PRODUCTION METHOD IN A HYBRID VEHICLE, ENERGY PRODUCTION SYSTEM IN A HYBRID VEHICLE, AND HYBRID VEHICLE PCT/BR2014/000366 - Universidade de São Paulo (USP) . André Gustavo Sato; Edson Antonio Ticianelli - 08 de outubro de 2014