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Baterias recarregáveis de moléculas orgânicas / ar: electrocalisadores para a conversão seletiva entre 2-propanol / acetona

Processo: 13/10742-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de julho de 2013
Vigência (Término): 31 de maio de 2014
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Fabio Henrique Barros de Lima
Beneficiário:Jéssica Rodrigues de Paula Albuquerque
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   Eletroquímica

Resumo

Baterias recarregáveis que operam com moléculas orgânicas e oxigênio do ar, também chamadas de células a combustível regenerativas unificadas (URFC - Unitized Regenerative Fuel Cell) são uma alternativa importante para as baterias convencionais. Recentemente, tem sido proposta a utilização de hidrocarbonetos cíclicos como ciclo-hexano e 6-metil-ciclo-hexano. Estas moléculas podem ser chamadas de "hidretos orgânicos", pois apresentam alto conteúdo de hidrogênio. Entretanto, são moléculas grandes e, no geral, apresentam diversas vias possíveis para as rotas eletrooxidação e eletroredução. Por outro lado, o uso de moléculas mais simples pode ser atrativo. Um importante exemplo é uma bateria ou URFC operando com 2-propanol/acetona e O2/H2O. No caso do dispositivo operando com eletrólito ácido, no processo de descarga, o 2-propanol é eletrooxidado para acetona e o O2 molecular, proveniente do ar, é eletroreduzido para H2O. Na recarga, a acetona é eletroreduzida para 2-propanol e a H2O é eletrooxidada, com o desprendimeto de O2. Assim, o desafio principal é o desenvolvimento de eletrocatalisadores que sejam ativos, estáveis e altamente seletivos para a formação de acetona e 2-propanol. Neste projeto de pesquisa, será feita a síntese, investigação da atividade eletrocatalítica e o estudo da seletividade de eletrocatalisadores nanoestruturados, suportadas sobre pó de carbono, constituídos por metais nobres e não nobres, para as reações de eletrooxidação de 2-propanol e de eletroredução de acetona, em eletrólito ácido e alcalino, para o uso em células a combustível regenerativas unificadas. O estudo das atividades eletrocatalíticas será feito por curvas de polarização e a investigação da seletividade da reação será feita utilizando-se a técnica de espectrometria de massas eletroquímica diferencial on-line (DEMS - Differential Electrochemical Mass Spectrometry).