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Estudo da reação de eletro-oxidação de hidrazina e íons borohidreto em eletrocatalisadores de metais não-nobres para células a combustível alcalinas

Processo: 13/00197-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2013
Vigência (Término): 07 de outubro de 2016
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Fabio Henrique Barros de Lima
Beneficiário:Drielly Cristina de Oliveira
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):13/12232-3 - Estudo da reação de eletro-oxidação de hidrazina e íons borohidreto em eletrocatalisadores de metais não nobres para células a combustível alcalinas, BE.EP.DR
Assunto(s):Eletroquímica   Eletrocatalisadores

Resumo

Células a combustível passivas alimentadas com combustíveis líquidos, como hidrazina ou borohidreto no ânodo e ar no cátodo (também chamadas de baterias hidrazina ou borohidreto/ar) são alternativas promissoras como fonte de energia. Isso por que apresentam alta densidade energética, autonomia e facilidade de abastecimento do combustível, comparado às baterias de íons lítio, que apresentam densidade de energia suficiente, porém com limitações de autonomia. A eletro-oxidação de hidrazina e borohidreto envolve a transferência de 4 e 8 elétrons, e produz N2 e BO2- (reversível para BH4-) como produtos finais, respectivamente. Uma importante característica destes combustíveis é que não possuem carbono em sua composição e, assim, não produzem CO ou CO2 quando oxidados. Além disso, a utilização de eletrólito alcalino abre a possibilidade do uso de metais não nobres como eletrocatalisadores, sendo economicamente viáveis para aplicação prática. Entretanto, para a maioria dos metais investigados, a oxidação total destes combustíveis compete com vias paralelas de reação, com nenhum ou menor número de elétrons e, portanto, o desafio central é o desenvolvimento de eletrocatalisadores eficientes para a condução da reação pela via direta. Diante deste quadro, esse projeto de pesquisa tem como objetivo a síntese de eletrocatalisadores nanoestruturados formados por metais não nobres, guiada por resultados teóricos e o estudo experimental das atividades eletrocatalíticas para as reações de eletro-oxidação de borohidreto e de hidrazina. Os eletrocatalisadores serão sintetizados no laboratório e caracterizados por diferentes técnicas, tais como TEM, XRD e XAS. As atividades eletrocatalíticas serão estudadas por técnicas eletroquímicas tais como voltametria e cronoamperometria e as vias reacionais seguidas em cada eletrocatalisador serão investigadas por meio de experimentos de DEMS (Differential Electrochemical Mass Spectrometry) em fluxo e on-line e também por FTIR in situ (somente para borohidreto). Os eletrocatalisadores com os melhores desempenhos serão submetidos a testes no ânodo de células alcalinas passivas unitárias. Serão realizadas curvas de polarização a fim de avaliar suas atividades em condições reais de operação.

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)
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. Citações Web of Science: 15.
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. Citações Web of Science: 6.
QUEIROZ, A. C.; LIMA, F. H. B. Electrocatalytic activity and stability of Co and Mn-based oxides for the oxygen reduction reaction in alkaline electrolyte. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 707, p. 142-150, OCT 15 2013. Citações Web of Science: 19.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
OLIVEIRA, Drielly Cristina de. Estudo das reações de eletro-oxidação de hidrazina e íons borohidreto em eletrocatalisadores de níquel e cobalto em eletrólito alcalino. 2016. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos São Carlos.

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