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
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 15 de abril de 2014
• Data de Término da vigência: 14 de outubro de 2014
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Fabio Henrique Barros de Lima
• Beneficiário: Adriana Coêlho Queiroz
• Supervisor: Sossina M. Haile
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: eletro-oxidação de etanol | 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)