Eletro-oxidação de misturas de combustíveis: instabilidades cinéticas e mecanismo

Resumo

Células a combustível com membrana trocadora de prótons operadas a baixas temperaturas são alimentadas com oxigênio ou ar no cátodo e, por exemplo, com hidrogênio ou moléculas orgânicas pequenas no ânodo. Com o objetivo de combinar de forma sinérgica algumas propriedades de diferentes combustíveis anódicos foi proposta recentemente a utilização de uma mistura de combustíveis, como por exemplo: ácido fórmico/hidrazina. Ainda que não discutido nestes trabalhos, fica evidente nos resultados publicados a provável presença de instabilidades cinéticas durante a eletro-oxidação de tais misturas de combustíveis. Assim, explorar os detalhes relativos a estas instabilidades pode ser uma interessante estratégia para a obtenção de informações mecanísticas sobre estes sistemas. O objetivo deste projeto de doutorado consiste do estudo sistemático desse fenômeno, com ênfase na realização de experimentos longe do estado de equilíbrio termodinâmico e com vistas à região de parâmetros em ocorram oscilações de corrente e/ou potencial. Para tal, serão utilizadas duas distintas misturas: hidrazina/ácido fórmico e etanol/boroidreto. O estudo será desenvolvido por meio de técnicas eletroquímicas convencionais, i.e. voltametria cíclica e experimentos em condições estacionárias, bem como por técnicas espectroscópicas como Differential Electrochemical Mass Spectroscopy (DEMS) e gravimétricas como Electrochemical Quartz Crystal Nanobalance (EQCN). Os resultados desses estudos podem fornecer informações relevantes sobre como os combustíveis interagem entre si, podendo até revelar uma condição que promova um melhor desempenho das células a combustível.