37ª RASBQ - Sessões Temáticas

Programa

"Utilização de etanol em células a combustível: uso do hidrogênio obtido por reforma em PEMFC e oxidação direta em SOFC"
Edson Antonio Ticianelli (IQSC-USP)

Resumo: O uso do etanol em células a combustível é muito importante, por se tratar de um combustível líquido, que reduz problemas de armazenamento, distribuição e periculosidade, que ocorrem com combustíveis como o hidrogênio, apesar deste fornecer maior eficiência elétrica. Ademais, o etanol é um combustível renovável e distribuído, fatores que são de grande importância para o desenvolvimento de uma economia sustentável. Neste trabalho serão discutidos aspectos associados à utilização deste combustível tanto em células de baixas temperaturas na forma de hidrogênio obtido por sua reforma, quanto em células de altas temperaturas por meio de sua oxidação direta. As problemáticas específicas a serem abordadas se referem a: 1) grande perda de potencial que ocorre no ânodo convencional de Pt, causada pela presença de monóxido de carbono no combustível, em particular quando hidrogênio obtido por reforma é usado como reagente anódico em células a combustível com eletrólito polimérico de troca protônica (PEMFC) que operam ao redor de 80 ^oC e (2) problemas associados à formação de coque e consequente desativação do ânodo que ocorrem quando a oxidação direta é promovida em células a combustível de óxidos sólidos (SOFC) que operam em torno de 800-900 ^oC. Neste contexto, o desempenho de células PEMFC H₂/O₂ alimentadas com hidrogênio contaminado com CO, como aquele gerado pela reforma de etanol, será discutido para ânodos contendo eletrocatalisadores nanoparticulados dispersos em carbono e em carbetos metálicos (tungstênio e molibdênio), formados por Pt, Ru, PtW e PtMo. Aspectos relacionados aos mecanismos reacionais, particularmente envolvendo as reações de "shift" e de metanação do CO, bem como da estabilidade dos materiais serão especificamente considerados. Por outro lado, serão discutidos os efeitos do recobrimento de anodos convencionais de células SOFC (formada por anodo de Ni/YSZ, eletrólito de duas camadas formadas por de YSZ/YDC, e um cátodo de LSFCO, onde YSZ = Zircônia estabilizada com Ítria; YDC = Céria dopada com Ítria e LSFCO = Ferrita de Lantânio Dopada com Estrôncio e Cobalto) por um cermet de Ni-Cu/CGO (CGO = (Ce_{0. 9}Gd_{0. 1}O₂). Neste caso, a possibilidade da pré-camada de Ni-Cu/CGO converter o fluxo de etanol em um combustível útil como por exemplo H₂ e CO, bem como sua influência no acúmulo de coque serão analisados.

Coautores: Ayaz Hassan^a, Guilherme A. Saglietti^a, Rafael Reis^a, Massimiliano Lo Faro^b. ^(a) Instituto de Química de São Carlos – USP, Av. Trabalhador São-carlense, 400, CEP 13566-590, São Carlos, SP, Brasil; ^(b) CNR-ITAE, via Salita S. Lucia sopra Contesse 5, 98126 Messina, Itália.

"Materiais com arquitetura controlada para dispositivos eletroquímicos"
Ernesto Chaves Pereira (UFSCar)

Resumo: Para definir completamente um material é necessário, além da composição química, incluir outros parâmetros como cristalinidade, densidade de defeitos pontuais, tamanho de partículas ( ou de cristalito, dependendo do caso) e nível de dopagem. Utilizando estes parâmetros temos uma visão razoável das propriedades eletroquímicas do material. No entanto, para dispositivos eletroquímicos que envolvem reações complexas, como os de armazenamento e conversão de energia, é necessário aprofundar o nível de descrição ou, em outras palavras, modificar as condições de síntese de forma controlada para desenvolver materiais altamente específicos. Neste contexto, o controle do confinamento bidimensional de camadas metálicas, a síntese de materiais binários ou com fase segregada no arranjo "core-shell", a síntese de materiais com alta porosidade controlada ou no formato de nanotubos, o controle do nível de interação entre o material ativo e o substrato tornou-se um dos grandes desafios de cientistas de materiais para dispositivos eletroquímicos nos últimos anos.

"Fabrication of titania nanostructures for use as photocatalysts in hydrogen generation and environmental remediation"
Lifeng Liu (International Iberian Nanotechnology Laboratory, Braga, PT)

Resumo: Titania (TiO₂) nanostructures are widely thought to be low-cost and efficient photocatalysts for hydrogen generation and degradation of small toxic organic molecules. In this talk, two different TiO₂) nanostructures will be presented: porous anatase nanowires prepared by spontaneous morphology and phase transformation of anodized amorphous TiO₂) nanotubes,^[1] and hierarchical crystalline TiO₂) nanotube arrays fabricated by template assisted atomic layer deposition.^[2] The formation mechanism of the porous anatase nanowires will be discussed in detail, and their photocatalytic performance will be evaluated toward hydrogen generation. For hierarchical TiO₂) nanotube arrays, it is demonstrated that they exhibit markedly enhanced photocatalytic performance toward the degradation of methylene blue, in comparison with the 2D nanotube arrays as well as the compact TiO₂) thin films.

References
[1] D.A. Wang, L.F. Liu, F.X. Zhang, K. Tao, E. Pippel, K. Domen, Nano Lett. 11 (2011) 3649.
[2] D.A. Wang, L.B. Zhang, W. Lee, M. Knez, L.F. Liu, Small, 9 (2013) 1025