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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
CIÊNCIA E TECNOLOGIA (33144010003P0)
“Avaliação eletroquímica e morfológica de catalisadores baseados em Pt e Pb para aplicação como ânodos na oxidação de ácido fórmico”
GUILHERME SOARES BUZZO
TESE
16/04/2013

Recentes estudos apontam o HCOOH como potencial combustível para as células que operam diretamente com líquidos (DLFC´s, do inglês “direct liquid fuel cells”). Neste trabalho buscou-se sintetizar nanopartículas de Pt e PbOx, suportadas em pó de carbono, utilizando-se três diferentes rotas de síntese buscando, avaliar as respostas eletroquímicas e relaciona-las com a morfologia dos materiais. Dentre as rotas estudadas, o método sol-gel se mostrou eficiente, com produção de catalisadores com partículas submicroscópicas de PbOx, finamente espalhadas por todo substrato de carbono, proporcionando uma sinergia no efeito catalítico natural da Pt. Esse efeito sinérgico foi observado até mesmo em catalisadores contendo apenas 0,5% de carga catalítica. Catalisadores sintetizados com variação de carga de 1%, 10%, 20%, 30% e 40% mostraram que o aumento do quantidade de catalisador no substrato confere um aumento na resistividade, devido ao aumento na quantidade dos óxidos de chumbo. Variando-se a razão entres os metais, pôde-se analisar o efeito do Pb na atividade catalítica, fato este evidenciado pela mudança do perfil voltamétrico para a oxidação do HCOOH. Testes reais em células a combustível operando com ácido fórmico (DFAFC´s, do inglês “direct formic acid fuell cells) mostraram que o catalisador contendo 75% de Pt se mostra uma alternativa viável, com um significativo potencial de circuito aberto (PCA) e densidade de potência com valores acima de 60mW (gPtcm-2-) -1 em uma ampla faixa de densidade de corrente, com uma potência máxima acima de 80mW (gPtcm-2-)-1, demonstrando que os PbOx’s tem um efeito inibidor da adsorção do CO. Esse efeito inibidor pôde ser conferido pela segunda rota de síntese, realizada por sucessivas reduções metálicas. Nestes casos, a adsorção de CO não foi evidenciada, possivelmente devido à formação dos óxidos de chumbo próximos à Pt. Apesar da boa resposta eletroquímica, os testes em DFAFC não apresentaram boa resposta, possivelmente devido a distribuição não homogênea dos depósitos. Baseado nessas promissoras respostas realizou-se a terceira rota, pela eletrocodeposição de Pt e Pb com auxílio de um quelante, que inibe a redução de Pt, sendo possível, desta maneira, controlar a deposição pela simples agitação do sistema e controle da densidade de corrente de deposição, sendo que estes parâmetros ainda influem na morfologia dos depósitos. Esta rota apresentou resposta eletroquímica similar às outras duas rotas estudadas, sendo possível a aplicação de Pt e Pb em diferentes substratos.

Ácido fórmico, DFAFC, platina, chumbo, ânodo
Recent studies indicate the formic acid constitutes a potential fuel in direct liquid fuel cells (DLFC´s). In this study, Pt and Pb-based nanoparticles were synthesized using three different techniques, comparing the relationship between electrochemical responses and the morphology of materials. Among the synthesis methods, sol-gel technique appears to be the most efficient, producing catalysts with submicroscopic particles of PbOx, finely dispersed throughout the carbon substrate, providing also a synergistic catalytic effect on the Pt catalyst. This synergistic effect was also observed in a material with 0.5% of catalyst load. Catalysts synthesized with load variation of 1% to 40% showed that the higher the amount of catalyst in the substrate, the higher the resistivity of the material due to the increase in the amount of lead oxides. By varying the ratio between metals, it was possible to analyze the effect of Pb in catalytic activity. Tests in direct formic acid fuel cells (DFAFC´s) showed that the catalyst containing 75% of Pt constitutes a viable alternative, with an important open potential circuit (OPC) and power densities about 80 mW (gPtcm-2)-1. Despite the good electrochemical response in half-cell testing, the materials synthesized by direct reduction were not the best choice to be used as anodes in direct formic acid fuel cells, probably due to poor distribution of the deposits. The third route, related to the eletrocodeposition of Pt and Pb with the concomitant use of a chelating agent, turns possible the control of deposition by varying the current densities and stirring of the system. These parameters also affect the morphology of the deposit and electrochemical responses were similar to the other two routes studied, with the possible application of Pt and Pb on different substrates.
Formic acid, DFAFC, Platinum, Lead, Anode
1
109
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
CTQ-2013 - Guilherme Soares Buzzo.pdf

Contexto

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Banca Examinadora

HUGO BARBOSA SUFFREDINI
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
PABLO ALEJANDRO FIORITO Docente - PERMANENTE
EVERALDO CARLOS VENANCIO Participante Externo
MARCELO LUIZ CALEGARO Participante Externo
ESTEVAM VITORIO SPINACE Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 48

Vínculo

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Não
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