Eletrocatalisadores nanoestruturados baseados em PT, PD e óxidos de baixo custo para aplicações em energia e meio ambiente

• Processo: 18/18675-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2019
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Mauro Coelho dos Santos
• Beneficiário: Tuani Carla Gentil
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 17/10118-0 - Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/10033-0 - Análise online da dissolução de eletrocatalisadores à base de paládio em meio alcalino, BE.EP.DR
• Assunto(s): Eletroquímica Eletrocatalisadores Platina Paládio Células de combustível Etanol Processos oxidativos avançados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: acetol | célula a combustível | Eletrocatalisador | Eletrocatálise | Etanol | Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados | Eletroquímica

Resumo

Impactos ambientais, danos à saúde e esgotamento de fontes de energia não-renováveis têm motivado pesquisas na área de energia, com a finalidade de buscar alternativas para suprir a demanda energética necessária, minimizando danos causados pelas fontes mais utilizadas atualmente como o petróleo. Com isto, viabiliza-se a aplicação de dispositivos como células a combustível para fornecer energia de forma limpa e com alta eficiência. O presente projeto tem o propósito de desenvolver eletrocatalisadores à base de platina e paládio, com a utilização de óxidos de metais auxiliares como estanho, cério e ferro, que melhoram a atividade e reduzem os custos advindos dos metais nobres, para a oxidação de combustíveis como etanol e acetol em DLFC's (Direct Liquid Fuel Cell- Células a Combustível de Líquido Direto). A utilização de etanol é interessante devido às suas características verdes, por se tratar de uma fonte renovável, além da viabilidade econômica, já que o Brasil um dos maiores produtores mundiais de etanol. O interesse na utilização do acetol como combustível é a inovação deste projeto, uma vez que esta molécula ainda não foi empregada em sistemas de oxidação eletroquímica, e apresenta grande viabilidade ambiental, por se tratar de um composto advindo do glicerol, este obtido a partir do biodiesel. O controle da morfologia dos eletrocatalisadores será abordado (nanodendritos, nano-octaedros, nanobarras), de acordo com a síntese empregada na obtenção das nanopartículas metálicas, e serão empregados diferentes suportes baseados em materiais carbonáceos (carbono, grafeno e nanotubos de carbono), e estudadas suas respectivas contribuições na atividade do eletrocatalisador. Para a caracterização física dos eletrocatalisadores serão utilizadas técnicas específicas, tais como: Difração de Raio-X (DRX), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), e Espectroscopia Fotoeletrônica de Raio-X (XPS). Também serão efetuados os experimentos de Voltametria Cíclica e Cronoamperometria para caracterização eletroquímica e avaliação da atividade eletrocatalítica, além da verificação dos produtos formados por meio de Espectroscopia de Infra-Vermelho com Transformada de Fourier (FTIR in situ). A aplicação dos eletrocatalisadores em célula a combustível unitária, para oxidação de etanol e acetol (ainda não estudado na literatura segundo o nosso conhecimento), será realizada mediante experimentos eletroquímicos supracitados, para avaliação de atividade e aumento no desempenho e eficiência de tais dipositivos devido às nanoestrututras e suportes utilizados. Ainda com o viés ambiental serão aplicadas nanobarras de óxido de cério para a degradação de poluentes orgânicos (17b estradiol) por meio de processos eletroquímicos oxidativos avançados. (AU)

Publicações científicas

(7)

(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)

GENTIL, TUANI C.; PINHEIRO, VICTOR S.; SOUZA, FELIPE M.; DE ARAUJO, MARCOS L.; MANDELLI, DALMO; BATISTA, BRUNO L.; DOS SANTOS, MAURO C.. Acetol as a high-performance molecule for oxidation in alkaline direct liquid fuel cell. RENEWABLE ENERGY, v. 165, n. 1, p. 37-42, MAR 2021. (17/22976-0, 17/21846-6, 15/10314-8, 18/18675-8, 18/01258-5, 17/10118-0, 17/26288-1)

PINHEIRO, VICTOR S.; SOUZA, FELIPE M.; GENTIL, TUANI C.; NASCIMENTO, ALINE N.; PARREIRA, LUANNA S.; SAIRRE, MIRELA, I; BATISTA, BRUNO L.; SANTOS, MAURO C.. Pd-Pt nanoparticles combined with ceria nanorods for application in oxygen reduction reactions in alkaline direct ethanol fuel cell cathodes. Journal of Alloys and Compounds, v. 899, p. 14-pg., 2022-04-05. (15/10314-8, 17/10118-0, 20/14100-0, 17/26288-1, 18/18675-8, 17/22976-0, 17/21846-6)

PINHEIRO, VICTOR S.; SOUZA, FELIPE M.; GENTIL, TUANI C.; NASCIMENTO, ALINE N.; PARREIRA, LUANNA S.; HAMMER, PETER; SAIRRE, MIRELA I.; BATISTA, BRUNO L.; SANTOS, MAURO C.. Electrocatalysts based on low amounts of palladium combined with tin nanoparticles and cerium dioxide nanorods for application as ADEFC anodes. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 46, n. 79, p. 39438-39456, NOV 16 2021. (17/21846-6, 17/10118-0, 18/18675-8, 20/14100-0, 15/10314-8, 17/26288-1, 17/22976-0)

SANTOS, MAURO C.; ANTONIN, VANESSA S.; SOUZA, FELIPE M.; AVEIRO, LUCI R.; PINHEIRO, VICTOR S.; GENTIL, TUANI C.; LIMA, THAYS S.; MOURA, JOAO P. C.; SILVA, CAROLINA R.; LUCCHETTI, LANNA E. B.; et al. Decontamination of wastewater containing contaminants of emerging concern by electrooxidation and Fenton-based processes - A review on the relevance of materials and methods. Chemosphere, v. 307, p. 26-pg., 2022-11-01. (17/22976-0, 18/18675-8, 17/21846-6, 17/10118-0, 20/14100-0, 17/26288-1, 15/10314-8)

GENTIL, TUANI C.; PINHEIRO, VICTOR S.; SOUZA, FELIPE M.; DE ARAUJO, MARCOS L.; MANDELLI, DALMO; BATISTA, BRUNO L.; DOS SANTOS, MAURO C.. Acetol as a high-performance molecule for oxidation in alkaline direct liquid fuel cell. RENEWABLE ENERGY, v. 165, p. 6-pg., 2021-03-01. (17/21846-6, 17/22976-0, 15/10314-8, 17/10118-0, 18/18675-8, 17/26288-1, 18/01258-5)

SOUZA, FELIPE M.; PINHEIRO, VICTOR S.; GENTIL, TUANI C.; BATISTA, BRUNO L.; PARREIRA, LUANNA S.; SANTOS, MAURO C.. NaNbO3 microcubes decorated with minimum Pd and maximum performance for Alkaline Direct Ethanol Fuel Cell applications. Journal of Power Sources, v. 493, MAY 1 2021. (18/18675-8, 17/10118-0, 17/21846-6, 17/22976-0, 15/10314-8)

PINHEIRO, VICTOR S.; SOUZA, FELIPE M.; GENTIL, TUANI C.; PARREIRA, LUANNA S.; BATISTA, BRUNO L.; SANTOS, MAURO C.. Hybrid palladium-ceria nanorod electrocatalysts applications in oxygen reduction and ethanol oxidation reactions in alkaline media. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 46, n. 29, p. 16-pg., 2021-04-17. (17/21846-6, 17/22976-0, 15/10314-8, 17/10118-0, 18/18675-8, 17/26288-1)