• Portal do Governo Brasileiro

Plataforma Sucupira

Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
CIÊNCIA E TECNOLOGIA (33144010003P0)
DESENVOLVIMENTO DE NANOELETROCATALISADORES DE NÍQUEL, CÉRIO E COBALTO PARA APLICAÇÃO EM CÉLULA A COMBUSTÍVEL DE UREIA DIRETA.
ARTHUR ANSELMO PEREIRA
DISSERTAÇÃO
04/06/2024

Diversas pesquisas têm sugerido o desenvolvimento de células a combustível alcalinas alimentadas com ureia para geração de energia elétrica, mediante a oxidação desse composto, em razão das diversas vantagens apresentadas. Nessa linha este trabalho tem o objetivo de sintetizar, caracterizar e avaliar eletrocatalisadores constituídos por Ni, Co e Ce, suportados em carbono, para reações de oxidação de ureia (ROU), sendo estes materiais posteriormente aplicados em célula a combustível. Os materiais foram sintetizados pelo método de redução química com borohidreto de Sódio, empregando-se diferentes proporções em massa: Ni; NiCe (1:1 e 3:1); NiCo (1:1); NiCoCe (1:1:1) e CoCe (1:1) (20% em massa) e foram suportados em carbono Vulcan XC-72 (80% em massa). Os eletrocatalisadores foram caracterizados por difração de raios-X, espectroscopia Raman, ângulo de contato, espectroscopia fotoeletrônica de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão. A atividade eletrocatalítica dos materiais para ROU foi avaliada por voltametria cíclica (CV) e cronoamperometria (CA). A eficiência como ânodos em célula a combustível foi testada. Os eletrocatalisadores Ni50Ce50/C e Ni75Ce25/C apresentaram maiores densidade de corrente de pico para a ROU – 47,1 e 59,4 mA cm-2, respectivamente -, e valores de potencial de início de oxidação menos positivos (0,23 e 0,24V, respectivamente) na VC do que Ni/C (22,4 mA cm-2 e 0,25V) para o mesmo processo. Em experimentos de CA, Ni50Ce50/C e Ni75Ce25/C mostraram maiores densidade de corrente para a ROU do que Ni/C, respectivamente 30,2, 52,2 e 23,7 mA cm-2, além de que em célula apresentaram uma densidade de potência superior ao Ni/C, sendo 0,76, 0,64 e 0,59 mW cm-2, respectivamente. Os resultados sugerem que o Ce diminuiu a adsorção do CO na superfície de Ni devido ao mecanismo bifuncional, no qual Ce fornece espécies oxigenadas para oxidação de CO nos sítios ativos de Ni. Destaca-se que a incorporação de cério no processo promove uma alteração significativa na atividade eletrocatalítica, distinguindo-se claramente da abordagem que emprega apenas níquel. Este resultado representa uma contribuição inovadora à literatura, tendo em vista a aplicação inédita de Ce juntamente ao Ni no contexto da célula a combustível investigada.

Reação de Oxidação da ureia;Células a Combustível Alcalinas de Ureia Direta;Eletrocatalisadores Híbridos e Redução por borohidreto
Several researches have suggested the development of alkaline fuel cells fed with urea to generate electricity, through the oxidation of this compound, due to the various advantages presented. In this line, this work aims to synthesize, characterize and evaluate electrocatalysts consisting of Ni, Co and Ce, supported by carbon, for urea oxidation reactions (ROU), which are later applied in fuel cells. The materials were synthesized by the chemical reduction method with Borohydride of Sodium, using different mass ratios: Ni; NiCe (1:1 and 3:1); NiCo (1:1); NiCoCe (1:1:1) and CoCe (1:1) (20% by mass) and were supported on Vulcan XC-72 carbon (80% by mass). The electrocatalysts were characterized by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, contact angle, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The electrocatalytic activity of the materials for ROU was evaluated by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA). Efficiency as fuel cell anodes has been tested. The electrocatalysts Ni50Ce50/C and Ni75Ce25/C showed higher peak current density for ROU – 47.1 and 59.4 mA cm-2, respectively -, and less positive oxidation initiation potential values (0.23 and 0.24V, respectively) in VC than Ni/C (22.4 mA cm-2 and 0.25V) for the same process. In AC experiments, Ni50Ce50/C and Ni75Ce25/C showed higher current density for ROU than Ni/C, respectively 30.2, 52.2 and 23.7 mA cm-2, in addition to the fact that in cells they presented a higher power density than Ni/C, being 0.76, 0.64 and 0.59 mW cm-2, respectively. The results suggest that Ce decreased the adsorption of CO on the surface of Ni due to the bifunctional mechanism, in which Ce provides oxygenated species for oxidation of CO at the active sites of Ni. It is noteworthy that the incorporation of cerium in the process promotes a significant change in electrocatalytic activity, clearly distinguishing itself from the approach that employs only nickel. This result represents an innovative contribution to the literature, in view of the unprecedented application of Ce together with Ni in the context of the fuel cell investigated.
Urea Oxidation Reaction;Direct Urea Alkaline Fuel Cells;Hybrid Electrocatalysts and Borohydride reduction
1
66
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
CTQ - ARTHUR ANSELMO PEREIRA.pdf

Contexto

QUÍMICA
ENERGIA
-

Banca Examinadora

MAURO COELHO DOS SANTOS
DOCENTE - PERMANENTE
Não
Nome Categoria
AMEDEA BAROZZI SEABRA Docente - PERMANENTE
JOELMA PEREZ Participante Externo
MAURO COELHO DOS SANTOS Docente - PERMANENTE

Vínculo

CLT
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP
  • Compatibilidade
  • . . .
  • Versão do sistema: 3.86.0
  • Copyright 2022 Capes. Todos os direitos reservados.

Nós usamos cookies para melhorar sua experiência de navegação no portal. Ao utilizar o gov.br, você concorda com a política de monitoramento de cookies. Para ter mais informações sobre como isso é feito, acesse Política de cookies.Se você concorda, clique em ACEITO.

Politica de Cookies

O que são cookies?

Cookies são arquivos salvos em seu computador, tablet ou telefone quando você visita um site.Usamos os cookies necessários para fazer o site funcionar da melhor forma possível e sempre aprimorar os nossos serviços. Alguns cookies são classificados como necessários e permitem a funcionalidade central, como segurança, gerenciamento de rede e acessibilidade. Estes cookies podem ser coletados e armazenados assim que você inicia sua navegação ou quando usa algum recurso que os requer.

Cookies Primários

Alguns cookies serão colocados em seu dispositivo diretamente pelo nosso site - são conhecidos como cookies primários. Eles são essenciais para você navegar no site e usar seus recursos.
Temporários
Nós utilizamos cookies de sessão. Eles são temporários e expiram quando você fecha o navegador ou quando a sessão termina.
Finalidade
Estabelecer controle de idioma e segurança ao tempo da sessão.

Cookies de Terceiros

Outros cookies são colocados no seu dispositivo não pelo site que você está visitando, mas por terceiros, como, por exemplo, os sistemas analíticos.
Temporários
Nós utilizamos cookies de sessão. Eles são temporários e expiram quando você fecha o navegador ou quando a sessão termina.
Finalidade
Coletam informações sobre como você usa o site, como as páginas que você visitou e os links em que clicou. Nenhuma dessas informações pode ser usada para identificá-lo. Seu único objetivo é possibilitar análises e melhorar as funções do site.

Você pode desabilitá-los alterando as configurações do seu navegador, mas saiba que isso pode afetar o funcionamento do site.

Chrome

Firefox

Microsoft Edge

Internet Explorer