Novas estratégias no desenvolvimento de catalisadores para células a combustível: métodos avançados de síntese e técnicas on line e in situ no estudo da atividade catalítica

Resumo

Para melhorar a eficiência da produção de energia elétrica oxidando álcoois em células a combustível ainda é necessário melhorar a eletrocatálise das reações de oxidação de metanol e bioetanol e de redução de oxigênio. Ao mesmo tempo, para desenhar catalisadores mais eficientes é imprescindível aprofundar a compreensão da influência das propriedades químicas, estruturais e eletrônicas dos materiais na atividade catalítica e nos mecanismos de reação. A abordagem proposta nesse projeto visa integrar esses diferentes aspectos, combinando novas estratégias de síntese com técnicas analíticas e espectroscópicas para identificar e quantificar produtos e intermediários de reação. Assim, métodos avançados de síntese que permitam um rigoroso controle das propriedades que afetam a atividade catalítica (tamanho de partícula, composição, etc.) serão utilizados para preparar catalisadores bimetálicos e multimetálicos a base de Pt e metais de transição (Ru, Sn, Rh, Ni, e outros). As propriedades físico-químicas dos catalisadores serão avaliadas utilizando técnicas ex situ (difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia fotoeletrônica de raios X, etc) e in situ (absorção de raios X). Para contribuir à elucidação dos mecanismos das reações de oxidação de metanol e bioetanol, propõe-se combinar a avaliação da atividade catalítica utilizando técnicas eletroquímicas com a determinação da eficiência das reações de oxidação, quantificando os intermediários e produtos por cromatografia a líquido de alta eficiência (HPLC). Informações complementares serão obtidas por técnicas espectroeletroquímicas in situ (espectroscopia no infravermelho por reflexão/absorção). No caso da redução de oxigênio, os estudos de atividade catalítica e do mecanismo de reação serão realizados utilizando técnicas hidrodinâmicas (electrodos rotatórios de disco e disco-anel). (AU)