Estudo Mecanístico de Etapas de Desidrogenação Eletrocatalítica por meio do Eletrodo de Disco-Anel Rotatório

• Processo: 25/09372-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Hamilton Brandão Varela de Albuquerque
• Beneficiário: Pedro Lobo Hermes Lima
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/22183-6 - Electrocatálise VI: aspectos fundamentais e aplicados em problemas emergentes e clássicos em conversão eletroquímica de energia, AP.TEM
• Assunto(s): Eletrocatálise Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Eletrocatálise | Eletrodo de disco-anel rotatório | Reação de oxidação de álcool | Sistemas Complexo | valorização de biomassa | Eletroquímica

Resumo

No contexto da descarbonização global, metanol, etanol e glicerol destacam-se como moléculas-chave para conversão entre energias química e elétrica, seja em células a combustível ou reforma eletroquímica para produção de hidrogênio gasoso limpo e subprodutos químicos de alto valor agregado. Contudo, seus mecanismos de oxidação (AOR) ainda apresentam lacunas, com etapas desconhecidas e controversas. Isso ocorre devido à complexidade dos caminhos reacionais e formação competitiva de intermediários. Este projeto visa elucidar tais mecanismos por meio da investigação in situ das etapas de desidrogenação, empregando um sistema em configuração padrão de um eletrodo de disco-anel rotatório (RRDE) (Pt-Pt) para obter seletividade de espécies protonadas - com possibilidade de modificações superficiais para: (1) otimizar a catálise no disco e (2) aprimorar a detecção de H+ no anel. O estudo utilizará eletrólitos alcalinos (NaOH, pH 11-14) para avaliar o efeito de íons OH- na cinética de desidrogenação, além de investigar a influência da temperatura (10-50°C e pontos de ebulição dos álcoois). As análises combinam técnicas potenciodinâmicas tradicionais e simultânea medição de corrente (disco/anel) com validação por HPLC e DEMS. Para aprofundar e sofisticar o entendimento mecanístico, serão realizados experimentos em regimes não estacionários, correlacionando oscilações no disco com picos de corrente no anel. Essa abordagem integrada permitirá mapear as etapas de desidrogenação, contribuindo para o desenvolvimento de processos eletroquímicos mais eficientes e sustentáveis na valorização de biomassa.