MWCNT-COOH supported PtSnNi electrocatalysts for direct ethanol fuel cells: Low Pt content, selectivity and chemical stability

Autor(es)

Parreira, Luanna S. ^[1] ; Antoniassi, Rodolfo M. ^{[1, 2]} ; Freitas, Isabel C. ^{[3, 4]} ; de Oliveira, Daniela C. ^[5] ; Spinace, Estevam V. ^[2] ; Camargo, Pedro H. C. ^{[3, 6]} ; dos Santos, Mauro C. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Fed ABC UFABC, Av Estados 5001, BR-09210580 Santo Andre, SP - Brazil

^[2] CNEN SP, IPEN, Av Prof Lines Prestes 2242, Cidade Univ, BR-05508000 Sao Paulo, SP - Brazil

^[3] Univ Sao Paulo, Av Prof Lineu Prestes 748, Cidade Univ, BR-05508000 Sao Paulo, SP - Brazil

^[4] Max Planck Inst Kohlenforsch, Dept Heterogeneous Catalysis, Kaiser Wilhelm Pl 1, D-D45470 Mulheim - Germany

^[5] LNLS, R Giuseppe Maximo Scolfaro 10-000, BR-13083100 Campinas, SP - Brazil

^[6] Univ Helsinki, Dept Chem, AI Virtasen Aukio 1, Helsinki - Finland

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: RENEWABLE ENERGY; v. 143, p. 1397-1405, DEC 2019.
• Citações Web of Science: 1

Resumo

PtSnNi electrocatalysts (60: 40: 40 mass ratio) supported on Vulcan (R) XC-72 (Cabot) carbon and COOH-functionalized multiwalled carbon nanotubes (Cheaptubes (R)) with 15% of metal loading were prepared. The nanoparticles size of 2-3 nm for both supports was estimated by HRTEM. In the direct ethanol fuel cell experiments, PtSnNi/C presents 50 mA cm(-2) reaching the maximum power density (MPD) of 12 mW cm(-2) and decreasing at higher currents, while PtSnNi/MWCNT-COOH obtains similar values of MPD (60 mA cm(-2)), but keeping the best performance. By GC (gas chromatography) technique, it was possible to observe that the electrocatalyst supported on MWCNT-COOH favored the ethanol oxidation to acetaldehyde and acetic acid, although the material supported on Vulcan (R) XC-72 carbon presented almost 100% of selectivity for acetaldehyde. This behavior was maintained also when the current of 0.1 A was applied for 80 min. For the PtSnNi/C electrocatalyst, the selectivity to only acetaldehyde can be related to Sn and Ni dissolution process that can become the electrocatalytic activity similar to Pt/C, decreasing the power density as observed in our experiments. Established by EDS analysis, after 80 min of polarization, the Ni and Sn relative atomic ratio was lower on the catalytic anodic layer of PtSnNi/C than on PtSnNi/MWCNT-COOH. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved. (AU)

• Processo FAPESP: 16/00819-8 - Síntese controlada de nanomateriais baseados em Pd e Pt: otimizando atividade e estabilidade eletrocatalítica
• Beneficiário: Luanna Silveira Parreira
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/21366-9 - Materiais híbridos contendo nanopartículas metálicas para aplicações catalíticas
• Beneficiário: Pedro Henrique Cury Camargo
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 15/26308-7 - Otimização das propriedades físico-químicas de materiais nano-estruturados e suas aplicações em reconhecimento molecular, catálise e conversão/armazenamento de energia
• Beneficiário: Roberto Manuel Torresi
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 17/10118-0 - Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 17/21846-6 - Nanoestruturas para a remediação ambiental e produção de energia a partir de fontes renováveis
• Beneficiário: Mauro Coelho dos Santos
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular