Sn-containing electrocatalysts with a reduced amount of palladium for alkaline direct ethanol fuel cell applications

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Pinheiro, Victor S. ^[1] ; Souza, Felipe M. ^[1] ; Gentil, Tuani C. ^[1] ; Nascimento, Aline N. ^[1] ; Bohnstedt, Paula ^[1] ; Parreira, Luanna S. ^[1] ; Paz, Edson C. ^[2] ; Hammer, Peter ^[3] ; Sairre, I, Mirela ; Batista, Bruno L. ^[4] ; Santos, Mauro C. ^[4]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Fed ABC UFABC, Lab Eletroquim & Mat Nanoestruturados LEMN, Ctr Ciencias Nat & Humanas CCNH, Rua Santa Adelia 166, BR-09210170 Santo Andre, SP - Brazil

^[2] Inst Fed Educ Ciencia & Tecnol Maranhao IFMA, Campus Acailandia, R Projetada S-N, BR-65930000 Acailandia, MA - Brazil

^[3] Univ Estadual Paulista, Inst Quim, UNESP, BR-14800060 Araraquara, SP - Brazil

^[4] Sairre, Mirela, I, Univ Fed ABC UFABC, Lab Eletroquim & Mat Nanoestruturados LEMN, Ctr Ciencias Nat & Humanas CCNH, Rua Santa Adelia 166, BR-09210170 Santo Andre, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: RENEWABLE ENERGY; v. 158, p. 49-63, OCT 2020.
• Citações Web of Science: 8

Resumo

In this work electrocatalysts based on Pd and Sn nanoparticles supported on Vulcan XC-72 carbon black with a reduced amount of Pd were prepared. We evaluated its electrocatalytic activity for ethanol oxidation reaction (EOR) in alkaline direct ethanol fuel cells (ADEFCs). The electrocatalysts were synthesized in different Pd:Sn mass ratios (1:3,1:1, 3:1 and 1:0) on the carbon containing 20 wt % of metal. The XRD patterns of the electrocatalysts revealed an alloy formation between Pd and Sn, and the electrocatalysts with lowest amount of Pd (Pd1Sn3/Vulcan XC-72) and highest electrochemically active surface area (ECSA) presented best performance in ADEFC experiments with a maximum current density and power density of 152 mA cm-2 and 42 mW cm-2, respectively. Besides the current density three times higher for EOR than that of the pure Pd, the open circuit potential of 939 mV at an operation temperature of 80 degrees C yielded the higher carbonate production. This behavior can be attributed to the presence of oxophilic Sn species, which improve the ability to remove adsorbed CO. Oxygenated species, vacancies and defects detected in the structure of PdxSny/Vulcan XC-72 catalysts are accounted for their high activity, making them very promising for the application in ADEFC. (C) 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved. (AU)

• Processo FAPESP: 15/10314-8 - Nanoestruturas para a Degradação de Fenol, Ciprofloxacino e 17 alfa etinilestradiol
• Beneficiário: Mauro Coelho dos Santos
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/26307-9 - Desenvolvimento de eletrocatalisadores de Pd e Nb para aplicação em célula a combustível e degradação de poluentes orgânicos
• Beneficiário: Paula Böhnstedt
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 17/26288-1 - Eletrocatalisadores híbridos baseados em nanopartículas de Pd, Pt e Sn, e em nanobarras de céria para aplicação em células a combustível
• Beneficiário: Victor dos Santos Pinheiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 17/22976-0 - Desenvolvimento de nanoeletrocatalisadores de paládio e nióbio para células a combustível de etanol direto alcalinas
• Beneficiário: Felipe de Moura Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 17/21846-6 - Nanoestruturas para a remediação ambiental e produção de energia a partir de fontes renováveis
• Beneficiário: Mauro Coelho dos Santos
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• 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
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático