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Desenvolvimento de materiais e estudos de degradação de eletrocatalisadores e suportes para ânodo de células a combustível alcalinas

Processo: 13/01577-0
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2013
Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2016
Área de conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
Pesquisador responsável:Almir Oliveira Neto
Beneficiário:Júlio César Martins da Silva
Instituição Sede:Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). São Paulo , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):14/09868-6 - Reação de oxidação de amônia e determinação dos produtos de reação utilizando-se eletrocatalizadores e suportes com elevada durabilidade e alta atividade catalítica, BE.EP.PD
Assunto(s):Células de combustível   Materiais nanoestruturados   Engenharia de materiais
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:células a combustível | Materiais nanoestruturados | Reologia de materiais nanoestruturados | Engenharia de Materiais

Resumo

Este projeto tem por finalidade o desenvolvimento e a aplicação de eletrocatalisadores nanoestruturados suportados em materiais mais resistentes à corrosão para ânodos de células a combustível alcalinas AFCs. Estas células utilizam membrana trocadora de ânions, visando a oxidação de pequenas moléculas ricas em hidrogênio, tais como a amônia e etanol. Nesse sentido, será realizado um estudo aprofundado relacionado à corrosão dos suportes, degradação e mudanças estruturais dos eletrocatalisadores desenvolvidos em experimentos de longa duração. Além destes testes, eletrocatalisadores livres de Pt serão desenvolvidos para reação de oxidação de etanol e para reação de oxidação de amônia ou outras pequenas moléculas ricas em hidrogênio. Para tanto, nanomateriais binários baseados em Pd, Au, Ni, Sn, Bi, Ir, Ag e Pt, suportados em óxidos metálicos como Sb2O5.SnO2 (ATO), e/ou TiO2, podendo ser estruturados na forma de nanotubos, com ou sem carbono, serão produzidos. Estes materiais serão preparados pelo método sol-gel, redução por borohidreto e/ou redução por álcool. Posteriormente, serão caracterizados por diferentes técnicas físicas como Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Difração de Raios-X (DRX) e Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), as quais serão utilizadas para se obter informações sobre mudanças nos materiais em longos períodos de utilização, adicionalmente para este fim poderá ser utilizada a técnica de Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS). As reações de oxidação das pequenas moléculas ricas em hidrogênio serão estudadas por voltametria cíclica, cronoamperometria, curvas de polarização, testes em células a combustível em meio alcalino, espectroscopia de infravermelho "in-situ" e/ou cromatografia gasosa. Com os resultados a serem obtidos nesse projeto espera-se contribuir com a viabilização comercial das AFCs que utilizam membrana trocadora de ânions. (AU)

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Publicações científicas (20)
(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)
DA SILVA, SIRLANE G.; ASSUMPCAO, MONICA H. M. T.; DE SOUZA, RODRIGO F. B.; BUZZO, GUILHERME S.; SPINACE, ESTEVAM V.; NETO, ALMIR O.; SILVA, JULIO CESAR M.. Electrochemical and Fuel Cell Evaluation of PtIr/C Electrocatalysts for Ethanol Electrooxidation in Alkaline Medium. ELECTROCATALYSIS, v. 5, n. 4, p. 438-444, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
SILVA, J. C. M.; DE SOUZA, R. F. B.; BUZZO, G. S.; SPINACE, E. V.; NETO, A. O.; ASSUMPCAO, M. H. M. T.. Effect of the TiO2 content as support with carbon toward methanol electro-oxidation in alkaline media using platinum nanoparticles as electrocatalysts. IONICS, v. 20, n. 8, p. 1137-1144, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
ASSUMPCAO, M. H. M. T.; DA SILVA, S. G.; DE SOUZA, R. F. B.; BUZZO, G. S.; SPINACE, E. V.; SANTOS, M. C.; NETO, A. O.; SILVA, J. C. M.. Investigation of PdIr/C electrocatalysts as anode on the performance of direct ammonia fuel cell. Journal of Power Sources, v. 268, p. 129-136, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
SILVA, JULIO CESAR M.; NTAIS, SPYRIDON; TEIXEIRA-NETO, ERICO; SPINACE, ESTEVAM V.; CUI, XIAOYU; NETO, ALMIR O.; BARANOVA, ELENA A.. Evaluation of carbon supported platinum-ruthenium nanoparticles for ammonia electro-oxidation: Combined fuel cell and electrochemical approach. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 42, n. 1, p. 193-201, . (13/01577-0, 14/09868-6)
DA SILVA, SIRLANE G.; SILVA, JULIO CESAR M.; BUZZO, GUILHERME S.; SPINACE, ESTEVAM V.; NETO, ALMIR O.; ASSUMPCAO, MONICA H. M. T.. PdAu/C Electrocatalysts as Anodes for Direct Formate Fuel Cell. ELECTROCATALYSIS, v. 6, n. 5, p. 442-446, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
NETO, A. O.; DA SILVA, S. G.; BUZZO, G. S.; DE SOUZA, R. F. B.; ASSUMPCAO, M. H. M. T.; SPINACE, E. V.; SILVA, J. C. M.. Ethanol electrooxidation on PdIr/C electrocatalysts in alkaline media: electrochemical and fuel cell studies. IONICS, v. 21, n. 2, p. 487-495, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
SILVA, JULIO CESAR M.; PIASENTIN, RICARDO M.; SPINACE, ESTEVAM V.; NETO, ALMIR O.; BARANOVA, ELENA A.. The effect of antimony-tin and indium-tin oxide supports on the catalytic activity of Pt nanoparticles for ammonia electro-oxidation. Materials Chemistry and Physics, v. 180, p. 97-103, . (13/01577-0, 14/09868-6)
DA SILVA, SIRLANE G.; ASSUMPCAO, MONICA H. M. T.; SILVA, JULIO CESAR M.; DE SOUZA, RODRIGO F. B.; SPINACE, ESTEVAM V.; NETO, ALMIR O.; BUZZO, GUILHERME S.. PdSn/C Electrocatalysts with Different Atomic Ratios for Ethanol Electro-Oxidation in Alkaline Media. International Journal of Electrochemical Science, v. 9, n. 10, p. 5416-5424, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
ASSUMPCAO, MONICA H. M. T.; PIASENTIN, RICARDO M.; HAMMER, PETER; DE SOUZA, RODRIGO F. B.; BUZZO, GUILHERME S.; SANTOS, MAURO C.; SPINACE, ESTEVAM V.; NETO, ALMIR O.; SILVA, JULIO CESAR M.. Oxidation of ammonia using PtRh/C electrocatalysts: Fuel cell and electrochemical evaluation. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 174, p. 136-144, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
SILVA, J. C. M.; BUZZO, G. S.; DE SOUZA, R. F. B.; SPINACE, E. V.; NETO, A. O.; ASSUMPCAO, M. H. M. T.. Enhanced Electrooxidation of Ethanol Using Pd/C + TiO2 Electrocatalysts in Alkaline Media. ELECTROCATALYSIS, v. 6, n. 1, p. 86-91, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
ASSUMPCAO, M. H. M. T.; NANDENHA, J.; BUZZO, G. S.; SILVA, J. C. M.; SPINACE, E. V.; NETO, A. O.; DE SOUZA, R. F. B.. The effect of ethanol concentration on the direct ethanol fuel cell performance and products distribution: A study using a single fuel cell/attenuated total reflectance - Fourier transform infrared spectroscopy. Journal of Power Sources, v. 253, p. 392-396, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
DE SOUZA, R. F. B.; BUZZO, G. S.; SILVA, J. C. M.; SPINACE, E. V.; NETO, A. O.; ASSUMPCAO, M. H. M. T.. Effect of TiO2 Content on Ethanol Electrooxidation in Alkaline Media Using Pt Nanoparticles Supported on Physical Mixtures of Carbon and TiO2 as Electrocatalysts. ELECTROCATALYSIS, v. 5, n. 2, p. 213-219, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
DE SOUZA, R. F. B.; SILVA, J. C. M.; ASSUMPCAO, M. H. M. T.; NETO, A. O.; SANTOS, MC.. Ethanol Oxidation Reaction Using PtSn/C plus Ce/C Electrocatalysts: Aspects of Ceria Contribution. Electrochimica Acta, v. 117, p. 292-298, . (10/16511-6, 10/04539-3, 13/01577-0, 12/03516-5)
ALINE AMORIM; LUANNA S. PARREIRA; JÚLIO CÉSAR M. SILVA; MAURO C. DOS SANTOS. Electrooxidation of Mixed Ethanol and Methanol Solutions on PtSn/C Electrocatalysts Prepared by the Polymeric Precursor Method. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 28, n. 6, p. 1091-1097, . (12/09664-6, 13/01577-0, 15/10314-8)
SILVA, JULIO CESAR M.; DA SILVA, SIRLANE G.; DE SOUZA, RODRIGO F. B.; BUZZO, GUILHERME S.; SPINACE, ESTEVAM V.; NETO, ALMIR O.; ASSUMPCAO, MONICA H. M. T.. PtAu/C electrocatalysts as anodes for direct ammonia fuel cell. APPLIED CATALYSIS A-GENERAL, v. 490, p. 133-138, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
SILVA, JULIO CESAR M.; ASSUMPCAO, MONICA H. M. T.; HAMMER, PETER; NETO, ALMIR O.; SPINACE, ESTEVAM V.; BARANOVA, ELENA A.. Iridium-Rhodium Nanoparticles for Ammonia Oxidation: Electrochemical and Fuel Cell Studies. CHEMELECTROCHEM, v. 4, n. 5, p. 1101-1107, . (13/01577-0, 14/09868-6)
BUZZO, G. S.; RODRIGUES, A. C. B.; DE SOUZA, R. F. B.; SILVA, J. C. M.; BASTOS, E. L.; SPINACE, E. V.; NETO, A. O.; ASSUMPCAO, M. H. M. T.. Synthesis of hydroquinone with co-generation of electricity from phenol aqueous solution in a proton exchange membrane fuel cell reactor. Catalysis Communications, v. 59, p. 113-115, . (12/22731-4, 12/03516-5, 11/23036-5, 11/18246-0, 13/01577-0)
YOVANOVICH, M.; PIASENTIN, R. M.; AYOUB, J. M. S.; NANDENHA, J.; FONTES, E. H.; DE SOUZA, R. F. B.; BUZZO, G. S.; SILVA, J. C. M.; SPINACE, E. V.; ASSUMPCAO, M. H. M. T.; et al. PtBi/C Electrocatalysts for Formic Acid Electro-Oxidation in Acid and Alkaline Electrolyte. International Journal of Electrochemical Science, v. 10, n. 6, p. 4801-4811, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0)
ASSUMPCAO, MONICA H. M. T.; DA SILVA, SIRLANE G.; DE SOUZA, RODRIGO F. B.; BUZZO, GUILHERME S.; SPINACE, ESTEVAM V.; NETO, ALMIR O.; SILVA, JULIO CESAR M.. Direct ammonia fuel cell performance using PtIr/C as anode electrocatalysts. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 39, n. 10, p. 5148-5152, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)
DA SILVA, SIRLANE G.; SILVA, JULIO CESAR M.; BUZZO, GUILHERME S.; DE SOUZA, RODRIGO F. B.; SPINACE, ESTEVAM V.; NETO, ALMIR O.; ASSUMPCAO, MONICA H. M. T.. Electrochemical and fuel cell evaluation of PtAu/C electrocatalysts for ethanol electro-oxidation in alkaline media. INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, v. 39, n. 19, p. 10121-10127, . (12/22731-4, 11/18246-0, 13/01577-0, 12/03516-5)