Nanocatalisadores de Pt suportados em materiais de carbono de alta área superficial para reação de oxidação de amônia

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Venturini, Seiti Inoue
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: ammonia oxidation reaction; fuel cells; mecanismo; OLEMS; reação de oxidação da amônia
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-21032024-103705/

No contexto energético atual, torna-se fundamental a procura por novas maneiras de produção de energia. A queima de combustíveis fósseis e a fissão nuclear são formas já existentes de produção de energia, porém prejudiciais ao meio ambiente devido aos problemas e riscos envolvidos. Uma das alternativas para a produção de energia é a combinação de várias reações utilizando-se células a combustível. Uma destas reações é a reação de oxidação da amônia (ROA) que apresenta a característica de não envolver compostos contendo carbono. No entanto, a oxidação da amônia, via eletroquímica, foi pouco estudada. Por conta disso, a elucidação da rota eletroquímica abre novas oportunidades para o desenvolvimento de materiais mais eficientes para utilização em células a combustível. O presente trabalho focou no estudo do mecanismo da ROA sobre catalisadores de Pt suportados em carbono de alta área superficial. Os ensaios eletroquímicos realizados sob a Pt, para avaliação da atividade frente a ROA, em meio alcalino, foram realizados por meio das técnica de OLEMS (online electrochemical mass spectrometry) em um eletrodo de 2 cm2 (1 mg Pt cm-2) e pela técnica de cromatografia de íons (CI), utilizando-se um eletrodo de 18 cm2 (1 mg Pt cm-2), respectivamente. Pela primeira vez, nove produtos AOR foram detectados simultaneamente em função do potencial aplicado, e algumas dessas espécies foram recentemente identificadas. A utilização de uma abordagem experimental combinando as técnicas de OLEMS e IC, nos permitiu identificar sete produtos gasosos: N2, N2H4, NH2OH, NO, N2O, NO2 e HN3, e dois produtos em fase de solução, ou seja, NO2- e NO3-. Foi possível demonstrar que o mecanismo da ROA e sua seletividade dependem das condições superficiais da Pt e das espécies oxigenadas presentes. A análise dos produtos em fase aquosa permitiu observar a presença de nitrito e nitrato na região de altos sobrepotenciais. Adicionalmente, avaliou-se a influência do tamanho de partícula da Pt e efeito de suportes nanoestruturados na ROA. Este estudo mostrou que o aumento do tamanho de partícula diminui a atividade frente a ROA, enquanto suportes dopados com heteroátomos eletronegativos promover a atividade do catalisador frente a ROA.