%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21d/2023/11.10.17.41
%2 sid.inpe.br/mtc-m21d/2023/11.10.17.41.56
%T Desenvolvimento de ânodo para decomposição de etanol aplicado em célula a combustível
%J Development of an anode for decomposition of ethanol applied in fuel cell
%D 2024
%8 2023-10-31
%9 Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
%P 132
%A Santos, Mariany Ludgero Maia Gomes,
%E Baldan, Mauricio Ribeiro (presidente/orientador),
%E Oliveira, Isaías de (orientador),
%E Okamoto, Sayuri (orientador),
%E Savonov, Graziela da Silva,
%E Matsushima, Jorge Tadao,
%E Borges, Cláudia Renata,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K suporte catalítico, eletrocatalisadores, ânodo, célula a combustível, catalytic support, electrocatalysts, anode, fuel cell.
%X Nos últimos anos, elevou-se a busca por PBD´s (Power Bank Device) que pudessem ser embarcados nos satélites, desempenhando a função de complementação da demanda energética da missão. Uma alternativa promissora para desempenhar esta função é a célula a combustível. A célula a combustível é um sistema eletroquímico capaz de converter a energia química de um combustível diretamente em energia elétrica e calor. Sendo assim, o presente trabalho versa sobre o desenvolvimento de suporte catalítico, xerogel de carbono (XC), para os eletrocatalisadores de Pd e Nb (paládio e nióbio), e comparação com eletrocatalisadores de Pd e Nb suportados em negro de fumo Vulcan® XC72R, para serem utilizados como ânodo em uma célula a combustível do tipo ADEFC (Alkaline Direct Ethanol Fuel Cell). O XC é derivado do sistema tanino-formaldeído, e uma das vantagens do tanino é ser uma matéria prima de origem natural, e se apresenta como um precursor barato e renovável. A presente tese de doutorado apresenta um estudo sistemático e amplo sobre a influência do suporte catalítico, suas características fundamentais e ideais para que possa ser aplicado com êxito na aplicação proposta. O XC e o Vulcan® XC72R foram avaliados via Fisissorção de N2, MEV-FEG, DRX, Espectroscopia Raman, FTIR, EDS, XPS, TG, DTG, DSC, ângulo de contato, além da determinação e influência do pH dos suportes nos sistemas estudados. O XC apresentou uma área superficial exposta de 1725 m2/g, alta relação ID/IG (4,81) corroborando com a amorficidade apresentada por DRX e maior variedade de grupos funcionais, se comparado ao Vulcan® XC72R. Já os eletrocatalisadores incorporados no XC e Vulcan® XC72R foram avaliados via Fisissorção de N2, MEV-FEG, EDS, MET, DRX, Espectroscopia Raman, ângulo de contato, XPS e tiveram suas propriedades também analisadas eletroquimicamente, e observou-se o quão importante é a influência do suporte catalítico e da presença do Nb como co-catalisador, uma vez que o Nb melhora a interação metal suporte do Pd, mesmo conferindo maior hidrofobicidade ao sistema, confirmando que a dispersão metálica é de extrema importância na eficiência eletrocatalítica. ABSTRACT: In recent years, the search for PBDs (Power Bank Device) that could be embedded on satellites has increased, fulfilling the function of complementing the mission's energy demand. A promising alternative to perform this function is the fuel cell. The fuel cell is an electrochemical system capable of converting the chemical energy of a fuel directly into electrical energy and heat. Therefore, the present work deals with the development of catalytic support, carbon xerogel (XC), for Pd and Nb (palladium and niobium) electrocatalysts, and comparison with Pd and Nb electrocatalysts supported on Vulcan® XC72R carbon black, to be used as anode in an ADEFC (Alkaline Direct Ethanol Fuel Cell) fuel cell. The XC is derived from the tannin-formaldehyde system, and one of the advantages of tannin is that it is a raw material of natural origin and is a cheap and renewable precursor. This doctoral thesis presents a systematic and broad study on the influence of catalytic support, its fundamental and ideal characteristics so that it can be successfully applied in the proposed application. The XC and the Vulcan® XC72R were evaluated via N2 Physisorption, SEM-FEG, XRD, Raman spectroscopy, FTIR, EDS, XPS, TG, DTG, DSC, contact angle, in addition to determining the pH and studying the influence of the pH of the supports in the systems studied. The XC presented an exposed surface area of 1725 m2/g, a high ID/IG ratio (4.81), corroborating the amorphicity presented by XRD and a greater variety of functional groups, compared to the Vulcan® XC72R. The electrocatalysts were evaluated via N2 Physisorption, SEM, EDS, TEM, XRD, Raman, contact angle, XPS and had their properties also analyzed electrochemically, and it was observed how important is the influence of the catalytic support and the presence of Nb as a co-catalyst, since Nb improves the metal-support interaction of Pd, even providing greater hydrophobicity to the system, confirming that metal dispersion is extremely important in electrocatalytic efficiency.
%@language pt
%3 publicacao.pdf