Ampliação dos estudos de inibição da reação de evolução de hidrogênio em processos eletroquímicos através de compósitos de polianilina e íons metálicos

• Processo: 24/22086-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Evaldo Jose Corat
• Beneficiário: Camila Alves Escanio
• Instituição Sede: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). São José dos Campos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/18572-7 - Novos materiais de carbono: suas aplicações espaciais, ambientais e spin offs relevantes, AP.TEM
• Assunto(s): Baterias Polianilina
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bateria | evolução de hidrogênio | Feltro de carbono | polianilina | redox | Carbono e modificações superficiais

Resumo

Materiais de carbono, são amplamente aplicados em diferentes aplicações eletroquímicas por suas propriedades, como baixa densidade, boa condutividade e grande área de superfície. No entanto, possuem um limiar para a reação de evolução de hidrogênio (HER do inglês Hidrogen Evolution Reaction) muito baixo, impactando negativamente os processos eletroquímicos. Em muitos casos, como em baterias redox de fluxo (flow redox) convive-se com as perdas devido à HER. Outro assunto de grande interesse onde a HER tem impacto significativo é em processos eletroquímicos de redução de CO2 e N2. Portanto, a inibição da HER é importante e precisa ser mais bem estudada. Nosso grupo desenvolveu um método de inibição da HER, especificamente para uso em baterias chumbo-ácido, com o revestimento do carbono com um compósito de polianilina (PAni) e adsorção de íons de chumbo, o compósito PAni/Pb [1]. Este compósito aproveita a reorganização estrutural induzida por adsorção de Pb2+ em PAni para inibição da HER. Propomos, neste projeto, estender esta abordagem a outros íons metálicos para aplicações onde HER também é um problema, como em baterias redox de fluxo de vanádio (usando V2+), redução de CO2 (usando Sn2+, Cu2+ e Co2+, onde estes metais são típicos catalisadores), redução de N2 (usando Fe2+ que é o catalisador típico). Por exemplo o Fe2+ já testamos e inibe a HER. Esta proposta será desenvolvida concomitante com trabalhos no exterior, em cooperação com a Dra. Cristina Roth na Faculty of Engineering Science - Bayreuth University. Os trabalhos no exterior se concentrarão em caracterizações "in operando", por XAS e soft XAS. Aqui nos concentraremos nas soluções eletroquímicas. Serão investigados: i) os potenciais eletroquímicos necessários para adsorção/dessorção de íons metálicos e ii) alterações nos potenciais para a HER, iii) avaliação de aplicabilidade nos diferentes processos.