Electrocatalysts based on low amounts of palladium combined with tin nanoparticles and cerium dioxide nanorods for application as ADEFC anodes

Autor(es)

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

Afiliação do(s) autor(es)

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

^[2] Univ Estadual Paulista, UNESP, Inst Quim, BR-14800060 Araraquara, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY; v. 46, n. 79, p. 39438-39456, NOV 16 2021.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

This study demonstrates the structural properties and evaluates the electrocatalytic activity of an ethanol oxidation reaction using ternary materials composed by Pd and Sn nanoparticles combined with CeO2 nanorods (NR) anchored on Vulcan carbon black to be used as an anode in alkaline direct ethanol fuel cells (ADEFCs). The highest open circuit voltage (1010 mV), maximum power (30 mW cm(-2)) and current densities (113 mA cm(-2)) were achieved using (Pd1Sn3)(10)(CeO2NR)(20)(Vn)(70), while the commercial anode values were 968 mV, 23 mW cm(-2) and 123 mA cm(-2). Although similar performance for both anodes was observed, the ternary hybrid electrocatalyst contains an 8-fold lower Pd content than the commercial material. This outcome may be justified by the higher defect density presented by the carbon support observed by Raman spectroscopy and the metal oxidation state modifications detected by X-ray photoelectron spectroscopy, as well as the electrochemically active surface area presented by the ternary electrocatalyst. The combination of higher vacancies, defects and oxygenated species in the carbon support and the synergistic effect between the oxyphilic Sn and CeO2 NR species and the Pd nanoparticles results in an electrochemical performance that makes these ternary electrocatalysts promising anode materials for ADEFC applications. (C) 2021 Hydrogen Energy Publications LLC. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved. (AU)

• Processo FAPESP: 17/21846-6 - Nanoestruturas para a remediação ambiental e produção de energia a partir de fontes renováveis
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• 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
• Processo FAPESP: 18/18675-8 - Eletrocatalisadores nanoestruturados baseados em PT, PD e óxidos de baixo custo para aplicações em energia e meio ambiente
• Beneficiário: Tuani Carla Gentil
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 20/14100-0 - Eletrodos a base de niobato de sódio decorados com WO3 e CeO2 para degradação do agrotóxico organofosforado acefato por processos eletroquímicos oxidativos avançados
• Beneficiário: Felipe de Moura Souza
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• 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: 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