Caracterização de Catalisadores Filmes Finos para Conversão de Metano por técnicas Síncrotron

• Processo: 25/07213-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Fabio Coral Fonseca
• Beneficiário: Leticia de Melo Costa
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
• Empresa: Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN)
• Vinculado ao auxílio: 17/11937-4 - Rota sustentável para a conversão de metano com tecnologias eletroquímicas avançadas, AP.PCPE
• Assunto(s): Materiais cerâmicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células de óxido sólido | Conversão de Metano | deposição a laser pulsado | Fimes Finos | Cerâmicos

Resumo

O metano pode ser convertido em produtos químicos industriais relevantes, como etileno ou metanol, por meio de reações consecutivas (indiretas) que começam com reforma a vapor ou seca, ou por reações diretas, como acoplamento oxidativo ou não oxidativo do metano. O acoplamento oxidativo do metano (OCM) é uma reação exotérmica complexa que tem metano e oxigênio como reagentes. O primeiro passo é a ativação do metano que ocorre na superfície de um catalisador formando radicais metil que se combinarão na fase gasosa para formar moléculas C2+. Os catalisadores para OCM são geralmente baseados em óxidos metálicos que fornecem espécies de oxigênio ativas para a ativação do metano. Uma das principais limitações das reações de co-alimentação padrão, nas quais CH4 e O2 são fornecidos simultaneamente, é que a seletividade de C2 é limitada porque vias indesejadas de oxidação completa do metano ou moléculas de C2 (etano e eteno) são geralmente termodinamicamente favorecidas. Portanto, configurações de reação estão sendo investigadas para limitar tais vias. No programa de pesquisa Metano-para-Produtos, estamos investigando os reatores eletroquímicos de óxido sólido (SOE) para OCM. No SOE - OCM, as espécies de oxigênio são fornecidas ao catalisador por meio de uma membrana aniônica (condução de oxigênio). Nesse caso, o fluxo de oxigênio pode ser ajustado pela aplicação de um potencial elétrico externo. Compreender as propriedades básicas dos catalisadores é essencial para avançar tais reatores. Filmes finos preparados por deposição a laser pulsado (PLD) representam catalisadores modelo que podem ser estudados in situ usando ferramentas de caracterização avançadas para fornecer informações sobre estados de oxidação e propriedades de superfície sem a interferência de contaminações atmosféricas (principalmente água e CO2). Neste projeto de pesquisa, filmes finos de catalisadores serão preparados por PLD e caracterizados por diferentes técnicas para explorar as propriedades microestruturais e físico-químicas básicas para avançar no design de catalisadores para SOE OCM. (AU)