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Comportamento dinâmico em células a combustível de baixa temperatura baseadas na oxidação de moléculas orgânicas pequenas

Processo: 15/09295-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de agosto de 2015
Vigência (Término): 29 de fevereiro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
Beneficiário:Jéssica Alves Nogueira
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/16930-7 - Eletrocatálise V: processos eletrocatalíticos de interconversão entre as energias química e elétrica, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):17/17644-9 - Estabilidade de eletrocatalisadores frente à eletro-oxidação de moléculas orgânicas, BE.EP.DR
Assunto(s):Células de combustível   Eletroquímica

Resumo

Células a combustível de baixa temperatura, mais especificamente células a combustível de troca protônica (PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell) que operam através da eletro-oxidação de hidrogênio contaminado com CO podem exibir uma maior eficiência quando oscilações espontâneas de potencial emergem. Instabilidades cinéticas são comuns durante a eletro-oxidação de moléculas orgânicas como metanol, ácido fórmico e etanol, em meia-célula. Contudo, até o momento não há estudos sobre a emergência de instabilidades cinéticas em células unitárias que usam tais moléculas como combustível. O objetivo desse projeto é investigar o aparecimento e a evolução de comportamento dinâmico em células a combustível de baixa temperatura operando com as seguintes moléculas: metanol, ácido fórmico, etanol e dimetil éter. Avaliaremos se a operação da célula em regime oscilatório resulta em desempenho superior ao obtido em estado estacionário, como já relatado para a PEMFC alimentada com hidrogênio/CO. Para tanto serão realizados testes em célula unitária fazendo uso de: I) curvas de polarização sob controle potencio/galvanostático, II) mapeamento das condições oscilatórias dos diferentes combustíveis, III) investigação das instabilidades cinéticas e sua dependência com parâmetros como temperatura e concentração. Ademais, faremos uso de espectrometria de impedância eletroquímica como técnica auxiliar de caracterização do comportamento complexo. Por fim, através da técnica de cromatografia líquida de alto desempenho e espectrometria de massas on line serão avaliadas, respectivamente, as taxas de conversão e produção de espécies voláteis em regimes oscilatório e regular. (AU)

Publicações científicas (4)
(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)
NOGUEIRA, JESSICA A.; KRISCHER, KATHARINA; VARELA, HAMILTON. Coupled Dynamics of Anode and Cathode in Proton-Exchange Membrane Fuel Cells. ChemPhysChem, AUG 2019. Citações Web of Science: 0.
TRIPKOVIC, D. V.; POPOVIC, K. DJ.; JOVANOVIC, V. M.; NOGUEIRA, J. A.; VARELA, H.; LOPES, P. P.; STRMCNIK, D.; STAMENKOVIC, V. R.; MARKOVIC, N. M. Tuning of catalytic properties for electrooxidation of small organic molecules on Pt-based thin films via controlled thermal treatment. JOURNAL OF CATALYSIS, v. 371, p. 96-105, MAR 2019. Citações Web of Science: 0.
NOGUEIRA, JESSICA ALVES; VARELA, HAMILTON. Voltage Oscillations in a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell with Pd-Pt/C and Pd/C Anodes. CHEMISTRYOPEN, v. 6, n. 5, p. 629-636, OCT 2017. Citações Web of Science: 1.
NOGUEIRA, JESSICA A.; ARIAS, IVONNE K. PENA; HANKE-RAUSCHENBACH, RICHARD; VIDAKOVIC-KOCH, TANJA; VARELA, HAMILTON; SUNDMACHER, KAI. Autonomous Voltage Oscillations in a Direct Methanol Fuel Cell. Electrochimica Acta, v. 212, p. 545-552, SEP 10 2016. Citações Web of Science: 8.

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