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Eletro-oxidação de etanol em células a combustível de ácido sólido: efeito do eletrocatalisador e temperatura de operação sobre os caminhos reacionais

Processo: 14/02032-0
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
Vigência (Início): 15 de abril de 2014
Vigência (Término): 14 de outubro de 2014
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Fabio Henrique Barros de Lima
Beneficiário:Adriana Coêlho Queiroz
Supervisor no Exterior: Sossina M. Haile
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Local de pesquisa : California Institute of Technology, Estados Unidos  
Vinculado à bolsa: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
Assunto(s):Eletroquímica

Resumo

Células a combustível de etanol direto (DEFC) são um importante tipo de célula a combustível de hidrogênio virtual. Isto principalmente porque o etanol possui alto conteúdo de hidrogênio ou alta densidade de energia, baixa toxicidade e a possibilidade de ser produzido em grandes quantidades através da fermentação da biomassa, oferecendo viabilidade econômica interessante. A eletro-oxidação total do etanol a CO2 libera 12 elétrons por molécula de etanol. Apesar dos aspectos positivos do uso do etanol como combustível, há alguns problemas que devem ser superados a fim de tornar prático uso deste nestes dispositivos. A eletro-oxidação completa de etanol deve seguir etapas de adsorção, desidrogenação, quebra da ligação C-C, e adição de oxigênio aos intermediários adsorvidos (CO e CHx). No entanto, devido às dificuldades relacionadas à síntese de eletrocatalisadores eficientes para esta reação, que é relativamente complexa, a oxidação de etanol segue rotas paralelas, produzindo acetaldeído e acido acético como produtos majoritários, ao invés de CO2. Apesar dos vários avanços no na confecção de eletrocatalisadores, o principal parâmetro que afeta consideravelmente a eficiência de corrente para formação de CO2 é a temperatura. No entanto, células a combustível no estado-da-arte baseadas em eletrólito polimérico (PEMFC) são inoperáveis acima de 100 °C e necessitam de complicados sistemas de humidificação, além de sofrerem de permeação de combustível. Portanto, o principal objetivo deste projeto esta relacionado ao estudo da eletro-oxidação de etanol em células a combustível de ácido sólido (Sólid-Acid Fuel Cell - SAFC) com CsH2PO4 como eletrólito, que operam em temperaturas intermediárias (200-300 oC). Os eletrocatalisadores serão formados por materiais a base de nanopartículas de Pt modificada por W, Ru e Sn. O efeito da variação da temperatura, eletrocatalisador será investigado através de curvas de polarização da célula e distribuição de produtos reacionais. (AU)

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