Eletrocatálise em célula a combustível direta do etanol com a co-produção de alcoolquímico

Resumo

A eletro-oxidação completa do etanol em células a combustível direta gera CO2 e H2O, envolvendo a transferência de 12 elétrons por molécula. Em eletrólito ácido, e em eletrocatalisadores de Pt, a reação segue paralelamente formando dois sub-produtos indesejáveis: ácido acético (corrosivo) e acetaldeído (tóxico e volátil), rendendo apenas 2 e 4 elétrons, respectivamente e reduzindo a eficiência Faradaica da célula a combustível. Trabalhos anteriores do candidato, em catálise heterogênea, mostraram catalisadores à base de cobre altamente ativos e seletivos na reação direta do etanol em acetato de etila e H2. Embora renda 2 elétrons por molécula de etanol, o acetato de etila como efluente de eletrocatálise pode ser reaproveitado. É esperado que o Pd, ao formar uma monocamada superficial aos catalisadores à base de cobre, tenha duplo efeito: um de barreira, já que o mesmo é seletivamente permeável a H2; e promotor, já que catalisadores à base de Pd transforma o etanol em acetato de etila pela via oxidativa, consumindo o ácido acético em excesso. É objetivo desta pesquisa o estudo inédito para o desenvolvimento de catalisadores à base de cobre e Pd recoberto por monocamada de Pt ou Pd empregado como ânodo em célula combustível direta de etanol. Num sistema híbrido de propulsão de automóveis, a eletricidade gerada na célula a combustível alimenta um motor elétrico enquanto o acetato de etila pode ser utilizado em motores a combustão interna. As reações eletrocatalíticas serão investigadas por técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica e cronoamperometria com os produtos de reação analisados em linha por cromatografia a gás e/ou espectrometria de massas.