Nanoestruturas para a geração de energia a partir de biocombustível

Resumo

Este projeto tem por finalidade o desenvolvimento e a aplicação de nanoestruturas do tipo ligas binárias e ternárias, co-depósitos, núcleos-cascas, nanopartículas com morfologias poligonais definidas e nanotubos e nanofitas de carbono para a aplicação em importantes processos tecnológicos: eletrocatálise da reação de oxidação de etanol e eletrocatálise da reação de redução de oxigênio (RRO) para a geração de energia em células a combustível de etanol direto que apresentam baixo impacto ambiental. Com relação às nanoestruturas a proposta é a formação de diferentes nanoestruturas suportadas em carbono XC72, nanotubos e nanofitas de carbono: i) co-depósitos formados por óxidos de Nb, Ce, Ir, W e Sn, entre outros, com nanopartículas de Pt, Ru ,Rh; ii) ligas binárias e ligas ternárias PtSnM1 (sendo M1 metais nobres ou não), iii) core-shell (núcleo-casca) tendo como núcleos Sn, Co, Cu, Fe, Ni entre outros e como casca Pt, Au e Pd e iv) nanoparticulas de metais nobres e não nobres com morfologias poligonais definidas como núcleos e metais nobres como cascas. Estes materiais serão preparados pelas rotas de: método dos precursores poliméricos, redução química e poliol. Posteriormente, serão caracterizados por diferentes técnicas físicas como microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia fotoeletrônica de raios -X, difração de raios-X e energia dispersiva de raios-X. As reações de oxidação de etanol serão estudadas por voltametria cíclica, cronoamperometria, curvas de polarização, células a combustível de etanol direto e espectroscopia de infravermelho in-situ. A cinética da RRO será avaliada por curvas de polarização no estado estacionário com o eletrodo de disco-anel rotatório e a distribuição dos sítios ativos nos substratos para esta reação será avaliada por microscopia eletroquímica de varredura. Esperam-se obter novos materiais com propriedades otimizadas para a utilização como cátodos e ânodos em células a combustível de etanol direto para a geração de energia. A utilização de estruturas core-shell sozinha ou em conjunto com estruturas poligonais definidas tem a intenção de diminuir a quantidade de Pt nos eletrocatalisadores, o que é um grande desafio na pesquisa atual de células a combustível. (AU)