Estudo de mecanismo de oxidação de água por catalisadores operando em pH=7 e sua incorporação em eletrodos impressos em 3D

Resumo

Muito esforço vem sendo empregado no mundo todo para desenvolvimento de substitutos aos combustíveis fósseis. Esses combustíveis são os principais responsáveis pelas emissões de gases de efeito estufa e apresentam um potencial esgotamento a longo prazo. Com isso, as estratégias para obter novas fontes de energia verde, que sejam sustentáveis, e que atendam à demanda global são um grande desafio para a comunidade científica e governos. Uma alternativa promissora é a produção de hidrogênio a partir do processo de divisão de água (water splitting). A água é uma das moléculas mais abundantes da Terra e pode ser decomposta em H2 e O2. Embora o processo pareça simples, a reação de oxidação da água é tanto termodinamicamente (E0 = -1,229 V vs NHE) quanto cineticamente desfavorável e, portanto, requer um catalisador para romper essa barreira energética. Os desafios no desenvolvimento de catalisadores para a reação de evolução do oxigênio, ou seja, oxidação da água são: i) obtenção de materiais que operam em condições de baixo sobrepotencial; ii) resistência a condições de forte oxidação; iii) composição a base de elementos abundantes na natureza; iv) alta estabilidade e robustez e v) compreensão dos mecanismos de reação para o desenvolvimento de novos catalisadores. Diante desse cenário, a grande motivação desse projetivo é o estudo do mecanismo de oxidação de água por catalisadores a base de cobalto-azul da Prússia e o desenvolvimento de eletrodos 3D impressos com esses catalisadores. Como resultado espera-se determinar o mecanismo de reações de oxidação de água por esses catalisadores descritos no projeto e espera-se que o conhecimento produzido seja utilizado para concepção de novos catalisadores mais eficiêntes, queremos correlacionar a estrutura e a composição com a atividade catalítica. Além disso, esses catalisadores serão incorporados em matrizes poliméricas, depois serão produzidos os eletrodos impressos em 3D, a questão que gostaríamos de responder nessa parte é se as propriedades dos catalisadores são mantidas quando incorporados em filamentos poliméricos e impressos em impressoras 3D. Por fim, esperamos produzir avanços significativos na área de oxidação de água (AU)