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Estudo do mecanismo de degradação dos catalisadores anódicos e catódicos de uma célula a combustível de álcool direto

Processo: 10/03037-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de novembro de 2010
Vigência (Término): 31 de julho de 2011
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
Pesquisador responsável:Mauro Coelho dos Santos
Beneficiário:Fernando Carmona Simões
Instituição-sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil

Resumo

O crescente consumo de energia em nível mundial e o aumento da poluição do meio ambiente fazem com que as pesquisas sobre novas tecnologias não poluentes e de maior eficiência na utilização de fontes energéticas sejam uma necessidade atual. Sob estas condições, uma das alternativas para a geração de energia, de modo eficiente e limpo, são as células a combustível. Estas representam atualmente uma das alternativas mais promissoras para aplicações como fonte de energia elétrica em sistemas estacionários e móveis. Aumentar a durabilidade da célula a combustível de membrana trocadora de prótons (PEMFC) é o desafio principal e o foco crescente de atenção da pesquisa. Até agora há uma diferença entre o ideal e a realidade da tecnologia da PEMFC. Para melhorar a durabilidade e o tempo de vida da PEMFC, é necessária uma compreensão melhor dos tipos de falhas e de estratégias para atenuar os desgastes dos componentes. O Teste de Acelerado de Vida (TAV) é uma ferramenta valiosa para reduzir o tempo das experiências nas avaliações do tempo de vida e na análise da degradação. Em um TAV, fatores diferentes de degradação são aplicados na PEMFC, para determinar a durabilidade da célula ou de um componente particular. A queda do desempenho e o nível do dano causado sob as condições de trabalho específicas são examinadas durante e após o TAV, para explicar o provável mecanismo de degradação dos componentes da célula. Nesse projeto propõem-se a preparação de catalisadores eficientes, para estudar do comportamento dos catalisadores plurimetálicos de Pt-M/C (M=Ni, Co, Fe, Cu, Sn, Ce e Cr) variando a proporção de M, obtidas por decomposição térmicas de precursores poliméricos. Os eletrodos serão caracterizados fisicamente antes e depois dos testes pelas técnicas de MET, IV, EDX, DRX, XPS, XAS, TG-MS e eletroquimicamente por voltametria cíclica, cronopotenciometria e voltametria linear podendo mostrar qual catalisador apresenta melhores condições para a oxidação do etanol, redução do oxigênio e a queda da atividade catalítica com a repetição de vários ciclos. Os catalisadores serão aplicados no ânodo e no cátodo de uma célula a combustível de etanol direto (DEFC) durante testes acelerados de vida (TAV) em função das condições de funcionamento, tais como inanição do combustível, temperatura, ciclos de cargas, umidade relativa, na tentativa de ilustrar o processo de degradação e propor mudanças na preparação dos catalisadores para diminuir a degradação da PEMFC, proporcionando a manutenção do desempenho por um período maior de tempo. (AU)

Publicações científicas
(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)
PARREIRA, LUANNA SILVEIRA; MARTINS DA SILVA, JULIO CESAR; D'VILLA -SILVA, MELINA; SIMOES, FERNANDO CARMONA; GARCIA, SAMARA; GAUBEUR, IVANISE; LIUTHEVICIENE CORDEIRO, MARCO AURELIO; LEITE, EDSON ROBERTO; DOS SANTOS, MAURO COELHO. PtSnNi/C nanoparticle electrocatalysts for the ethanol oxidation reaction: Ni stability study. Electrochimica Acta, v. 96, p. 243-252, APR 30 2013. Citações Web of Science: 26.
DE SOUZA, R. F. B.; SILVA, J. C. M.; SIMOES, F. C.; CALEGARO, M. L.; NETO, A. O.; SANTOS, M. C. New Approaches for the Ethanol Oxidation Reaction of Pt/C on Carbon Cloth Using ATR-FTIR. International Journal of Electrochemical Science, v. 7, n. 6, p. 5356-5366, JUN 2012. Citações Web of Science: 15.
DE SOUZA, R. F. B.; PARREIRA, L. S.; SILVA, J. C. M.; SIMOES, F. C.; CALEGARO, M. L.; GIZ, M. J.; CAMARA, G. A.; NETO, A. O.; SANTOS, M. C. PtSnCe/C electrocatalysts for ethanol oxidation: DEFC and FTIR ``in-situ{''} studies. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 36, n. 18, p. 11519-11527, SEP 2011. Citações Web of Science: 38.

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