Investigação da atividade de eletrocatalisadores nanoestruturados para a eletrooxidação de íons BH4- em eletrólito alcalino

Resumo

As células a combustível de borohidreto direto apresentam uma alta voltagem teórica (1,64 V) e alto número de elétrons por íon do combustível. Além disso, a utilização de eletrólitos alcalinos abre a possibilidade de uso de metais eletrocatalisadores não nobres e, por consequência, economicamente viáveis para aplicação prática. Entretanto, a falta de um eletrocatalisador altamente eficiente para a reação de oxidação de borohidreto limita o desempenho desses dispositivos. Os eletrocatalisadores mais comumente estudados para esta reação são formados por ouro e platina. No entanto, nesses metais, a oxidação total do borohidreto, envolvendo 8 elétrons por espécie BH4-, compete com vias paralelas de reação, com menor número de elétrons trocados por cada ânion BH4-. Em vista disto, e somente recentemente, simulações e cálculos teóricos foram feitos para determinar os passos elementares da cinética da reação e, também, para guiar a confecção racional de eletrocatalisadores metálicos para a oxidação de borohidreto. Diante deste quadro, e baseado nos resultados dos estudos teóricos, esse projeto de pesquisa tem como objetivo avançar no conhecimento do mecanismo e no desenvolvimento de eletrocatalisadores mais ativos para a oxidação de borohidreto. Os eletrocatalisadores serão formados por combinação entre metais com diferentes energias de adsorção para os íons borohidreto, tais como AuCu e PdAg, conforme indicado pelos estudos teóricos. Todos os eletrocatalisadores serão nanoestruturados e suportados sobre pó de carbono de alta área. As atividades eletrocatalíticas serão estudas por curvas de polarização em estado estacionário em eletrodos rotatórios. A hidrólise, com a consecutiva formação de H2, será monitorada em função do potencial do eletrodo por meio de medidas de espectrometria de massas eletroquímica diferencial on line, utilizando-se uma célula eletroquímica de fluxo. Experimentos de espectroscopia no infravermelho in situ serão conduzidos para monitorar as diferentes espécies que se formam e são consumidas ao longo do curso da reação para os diferentes eletrocatalisadores investigados. (AU)