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INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO TÉRMICO EM ELETROCATALISADORES Pt-Ru/C
EM RELAÇÃO A ELETROCATALISE DE CO.
Flavio Colmati Junior*(IC), William Hernando Lizcano-Valbuena(PG), Valdecir Antonio Paganin(PQ), Ernesto Rafael Gonzalez(PQ)
Instituto de Química de São Carlos - Universidade de São Paulo
Cx.P. 780 CEP 13560-970 - São Carlos-SP
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colmati@mailcity.commailto:*ernesto@iqsc.sc.usp.br
palavras-chave
: monóxido de carbono, platina-rutênio, eletrocatálise.INTRODUÇÃO
A eletrocatálise da oxidação de CO é de muita importância no contexto de células a combustível. Vários estudos tem sido realizados utilizando materiais diversos, alguns deles utilizando ligas de platina com metais menos nobres1 , sendo até hoje a liga Pt-Ru a mais estável em longos tempos de operação. Estudos recentes mostram que a influência de tratamentos térmicos sobre o pó de carbono2, e sobre os materiais suportados, afetando o desempenho do catalisador para a reação de redução de oxigênio (RRO)2 e a reação de oxidação de hidrogênio (ROH) utilizando misturas H2/CO3. Neste trabalho pretende-se compreender melhor o efeito da ordem de adição dos reagentes contendo Pt e Ru na preparação das ligas pelo método do ácido fórmico2, e a influência do tratamento térmico destes materiais na reação de oxidação do CO, utilizando-se eletrodos de camada fina porosa2.
EXPERIMENTAL
Os eletrocatalisadores de Pt-Ru dispersas em carbono, foram preparadas pelo método do ácido fórmico2, em uma relação atômica 80:20 contendo 20 % de metal, adicionando alternadamente o H2PtCl6 e o RuCl3, utilizando carbono Vulcan XC-72 pre-tratado térmicamente (850ºC, 5h) em atmosfera de argônio2. Posteriormente estes materiais foram tratados termicamente (300ºC, 1h) em atmosfera de hidrogênio. Como eletrodo de trabalho foi utilizado o eletrodo de camada fina porosa montado num suporte de Teflonâ como descrito na literatura2, contendo uma cavidade de 0,15 mm no suporte de grafite e uma área geométrica de 0,19 cm2. Como contra-eletrodo uma lâmina de platina de área total de 2 cm2 e como eletrodo de referência um eletrodo reversível de hidrogênio (ERH). As curvas de voltametria de varredura linear, que são precedidas de adsorção de CO por 1h em 0,05V e 20 min borbulhando N2 no eletrólito para a retirar o CO remanescente neste, e as curvas de voltametria cíclica foram realizadas utilizando um potenciostato/galvanostato PAR 273 acoplado a um microcomputador, com software M270. A composição dos materiais foi determinada por EDX, em microscópio eletrônico de varredura, modelo DSM 960 da Zeiss.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Figura 1A pode ser observado os diferentes perfis dos voltamogramas nos picos de adsorção/ dessorção de H2 para os diferentes eletrocatalisadores, e como o tratamento térmico afeta o perfil deles estendendo a dessorção de hidrogênio de 0,05-0,35 V para 0,15-0,6 V quando foi depositada primeiro platina. Quando o primeiro metal ancorado no carbono foi o rutênio, a definição da região de hidrogênio, pode estar relacionada com possíveis rearranjos nas estruturas cristalinas das partículas metálicas, que modificam a composição superficial. A Figura 1B mostra as curvas de voltametria de varredura linear, e se observa que para as ligas ocorre um deslocamento drástico dos potenciais de oxidação de CO para valores menos positivos com respeito da platina, sendo a melhor de todas aquela onde foi ancorada primeiro platina e posteriormente tratada termicamente. A oxidação de CO nesta liga se inicia em 0,15 V, num potencial 100 mV menor que para aquelas não tratadas termicamente. Em todas as curvas observa-se um aumento de corrente entre 0,25 e 0,4 V e posteriormente a presença de um pico principal de oxidação do CO adsorvido entre 0,55 - 0,65 V.
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Figura 1. A) Voltamogramas cíclicos para Pt-Ru/C e B) varredura linear após adsorção CO nos eletrodos de Pt/C e Pt-Ru/C em 50mV por 1h. v = 10 mV/s.
CONCLUSÕES
Os tratamento térmicos sobre as ligas dispersas de Pt-Ru preparadas pelo método de ácido fórmico incrementam notoriamente a eletroatividade do material para a oxidação de CO devido a modificações na superfície do catalisador.
AGRADECIMENTOS
CAPES, FAPESP pelo suporte financeiro. F.C. Jr e W. H. L.-V. agradecem a FAPESP pelas bolsas outorgadas ( Processos: 98/10947-3 e 98/12922-8).
BIBLIOGRAFIA
1. H. A. Gasteiger, N. M Markovic, P.N. Ross, E. J. Cairns, J.Phys. Chem. 98 (1994) 617-625.
2. A. L. N. Pinheiro, A. Oliveira-Neto, E. C de Souza, J. Perez, V. A. Paganin, E. A Ticianelli e E. R. Gonzalez; Solid State Sci.,submetido.
3. Castro Luna, A. M; Camara, G. A; Paganin, V. A; Ticianelli, E. A; Gonzalez, E. R. Electrochem. Communications, in press.
