PREPARAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ELETROCATALISADORES DISPERSOS DE Pt- W PARA A OXIDAÇÃO DE METANOL
Érica de Camargo Bortholin (PG), Ernesto Rafael Gonzalez (PQ)
Departamento de Físico-Química
Instituto de Química de São Carlos
Universidade de São Paulo
Cx. P. 780, CEP 13560-970
palavras chaves : eletrooxidação de metanol, platina-tungstênio, célula a combustível
A sociedade moderna precisa enfrentar o problema da crescente demanda de energia que, em condições ideais, deve ser gerada sem agredir o meio ambiente. Uma alternativa para enfrentar este problema é a conversão eletroquímica de energia que, através das células a combustível, pode ser realizada de forma eficiente e limpa(1). Existe atualmente um grande interesse em células que oxidam metanol como combustível para aplicação em veículos(1), sendo necessário ainda um progresso substancial na cinética de eletrooxidação a qual é hoje uma das principais limitações em sistemas operacionais. Estudos prévios mostram que ligas de Pt com outros metais entre eles tugstênio(2) tem apresentado atividade para a oxidação direta de metanol em meio ácido.
O presente trabalho descreve a preparação e caraterização de ligas Pt-W dispersas em carbono de alta área superficial, e a posterior avaliação da atividade catalítica para a oxidação de metanol em meio ácido.
MÉTODOS
As ligas foram preparadas conforme uma modificação na metodologia para preparar eletrocatalisadores de Pt/C na qual utiliza-se ácido fórmico como redutor(3). A avaliação da relação Pt-W foi feita por EDX em um microscópio eletrônico de varredura modelo DSM 960 da Zeiss. A caracterização eletroquímica foi feita por voltametria cíclica e a atividade eletrocatalítica foi determinada por medidas de cromoamperometria. As medidas eletroquímicas foram sempre realizadas em um potenciostato/galvanostato modelo PAR 273A. O eletrodo de trabalho foi preparado conforme uma metodologia já descrita na literatura para ligas de Pt(4). No suporte onde esta montado o eletrodo de trabalho foi feita uma cavidade 0,15 mm possuindo uma área geométrica de 0.2 cm2. Em todos os casos o contraeletrodo foi uma folha de platina de área total 2 cm2 e como eletrodo de referência o eletrodo reversível de hidrogênio (ERH).
RESULTADOS
Os resultados mostram que o método permite obter até uma relação de 30% de W. Para a obtenção de relações maiores, a metodologia deve ser ainda aprimorada. As relações atômicas foram obtidas para as ligas Pt-W/C por EDX. Os voltamogramas cíclicos para as ligas Pt-W observados na Figura 1(A) foram obtidos em solução H2SO4 0,5 M no intervalo entre 0,0 e 0,8 V para evitar a oxidação do W. É possível observar claramente os picos de adsorção-oxidação do H2 entre 0,08 e 0,4 V. Em valores de potencial ao redor de 0,7 V se observa o inicio da formação de espécies oxigenadas na superficie da platina. Na figura 1(B) se observam as curvas de cronoamperometria obtidas para o material Pt-W 90:10 em diferentes valores de potencial, com metanol 0,1 M na solução ácida. Pode-se observar que correntes elevadas aprecem somente em potenciais elevados (>600mV). Assim, o comportamento é semelhante ao das ligas Pt-Mo, indicando a necessidade de estudar mais detalhadamente os catalisadores Pt-W. Estudos com outras composições de ligas; em outras concentrações de metanol em solução, estão sendo realizados.
(A) (B)
Figura 1- (A) Voltamograma cíclico dos eletrodos Pt-W/C,Figura (B) cronoamperogramas para a oxidação de metanol sobre Pt-W/C 90:10 em diferentes valores de potencial.
CONCLUSÕES
O método do ácido fórmico permite preparar ligas Pt-W/C que apresentam reatividade catalítica para a oxidação de metanol, sendo o início desta em potenciais acima de 600 mV.
Agências Financiadoras: FAPESP, CNPq, FINEP
BIBLIOGRAFIA
[1]. Kordesch, K; Simader, G. Fuel Cells and their applications. VCH, Weinheim, 1996.
[2]. Gotz, M; Wendt, H. Electrochim. Acta. 43, 24 (1998) 3637-3644.
[3]. Gonzalez, E. R; Ticianelli, E. A; Pinheiro, A. L. N; Perez, J. Brazilian Patent, Depositada.
[4]. Perez, J; Tanaka, A. A. Gonzalez, E. R; Ticianelli, E. A. J. Electrochem. Soc. 141, 2 (1994) 431-436
AGRADECIMENTOS: À FAPESP pelo suporte financeiro. E.de C. B. agradece a FAPESP pela bolsa outorgada (processo no 99/00418-6).