Submitted by RAYANA MARCELA IZIDORO DA SILVA SANTOS null (rah_izidoro@hotmail.com) on 2016-10-13T17:44:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Rayana Santos.pdf: 2295203 bytes, checksum: 96822a8b382a1b6a783c337034786f6d (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-10-18T18:13:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_rmis_me_guara.pdf: 2295203 bytes, checksum: 96822a8b382a1b6a783c337034786f6d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-18T18:13:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_rmis_me_guara.pdf: 2295203 bytes, checksum: 96822a8b382a1b6a783c337034786f6d (MD5) Previous issue date: 2016-08-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nanoestruturas de (Pd) paládio tem atraído crescente interesse devido às suas propriedades eletrocatalíticas, em especial frente às importantes reações relacionadas às células a combustível, como a oxidação de ácido fórmico/formiato. Neste trabalho de dissertação de mestrado foi investigado o efeito do tamanho de cristalito de nanopartículas de paládio suportadas em carbono de alta área superficial (Pd/C) no comportamento eletroquímico em meio alcalino (KOH 0,1 mol L-1) e na oxidação de ácido fórmico/formiato (0,5 mol L-1). As nanopartículas foram preparadas por redução química em meio aquoso do precursor de paládio (PdCl2) por borohidreto de sódio em solução contendo concentrações variadas de íons citrato, visando obter partículas com tamanhos distintos. Os eletrocatalisadores de Pd/C foram caracterizados por difratometria de Raios-X, que permitiu o cálculo do tamanho médio do cristalito. A caracterização eletroquímica foi realizada em meio alcalino (KOH 0,1 mol L-1) por meio da voltametria cíclica. Os resultados evidenciaram interessantes aspectos da adsorção de OH- para a formação de PdO, em especial maior tendência para a formação de PdO em cristalitos menores. O estudo da eletro-oxidação de ácido fórmico/formiato foi realizado pelas técnicas de voltametria cíclica e cronoamperometria. A atividade eletrocatalítica obtida a potencial constante revelou-se dependente do tamanho dos cristalitos, apresentando uma curva do tipo de “vulcão”, com um máximo de atividade para cristalito com 7,5 nm.

Eletrocatalisadores de Pt-Sn suportados em carbono de elevada área superficial foram preparados por redução química de precursores metálicos em solução usando como agente redutor o ácido fórmico 0,5 M, 0,1 M e 2 M e caracterizados em termos de estrutura, morfologia e propriedades superficiais para aplicação em células a combustível a etanol direto (DEFC). Os catalisadores foram caracterizados por fluorescência de raios X (XRF), difração de raios X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e análise termogravimétrica (TGA). Os testes eletroquímicos dos catalisadores foram realizados com o uso de medidas de polarização, voltametria cíclica e linear, testes de estabilidade a potencial constante, e espectroscopia de impedância eletroquímica. A melhor composição atômica superficial, em termos de desempenho eletroquimico foi Pt3Sn1/C. Sobrepotenciais ânodicos são necessários de modo a gerar espécies oxidadas na superfície de platina, desta maneira a reação é favorecida. Em termos de produtos de oxidação, o acetaldeído e o ácido acético foram os principais produtos detectados por HPLC, com um baixo teor de CO2. A seletividade para o ácido acético com respeito ao acetaldeído aumentou com o teor de Sn e diminuiu com a menor concentração do agente redutor utilizado na preparação do catalisador. Estudos de estabilidade com base no catalisador Pt3Sn1/C foram realizados e o efeito de diferentes procedimentos de liga/desconexão da célula investigados. Testes de 250h a 0.4V incluindo tres ciclos de liga/desconexão a 50h, 150h e 200h são apresentados. Na sequência foram analisados os materiais com testes de estabilidade contínuo de 220 h em 0,4 V com recirculação de etanol. Pode-se dizer que no caso de um procedimento contínuo o sitema é menos afetado devido a menor perda em relação a corrosão do material. Análise morfológica e estrutural pós-testes forneceram informações complementares no que diz respeito ao diagnóstico eletroquímico in-situ e sobre o mecanismo de degradação. O aspecto mais crítico em relação às perdas irrecuperáveis aparece estar relacionado com a corrosão de Sn. Com base nos resultados obtidos neste trabalho, o protocolo de liga/desconexão foi o que mais afetou o desempenho geral da célula. / Pt-Sn electrocatalysts supported on carbon having high surface area were prepared by chemical reduction of metal precursors in solution using 0.5 M, 0.1 M and 2 M formic acid. These electrocatalysts used as anode materials for direct ethanol fuel cells (DEFC), have been physico-chemically characterized in terms of structure, morphology and surface properties. The catalysts were characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Transmission electron microscopy (TEM) e Thermogravimetric Analysis (TGA). The electrochemical properties of such electrocatalysts were investigated by using polarization measurement, cyclic and linear voltammetry, potentiostatic lifetime tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The best composition, in terms of electrochemical performance was the Pt3Sn1/C sample. High anode overpotentials are required in order to generate oxidized species on the platinum surface, which favor the reaction is favored. Essentially, acetaldehyde and acetic acid were detected as the main reaction products, whereas, a low content of CO2 was detected. The selectivity towards acetic acid with respect to acetaldehyde increased with the increase of the Sn content and decreased by decreasing the concentration of the reducing agent used in the catalyst preparation. Stability tests of a DEFC based on a Pt3Sn1/C catalyst was studied and the effect of different cell shut-down procedures investigated. Tests of 250 h at 0.4 V cell potential which include three intermediate shut-down/start-up cycles at 50, 150 and 200 h were was analyzed. Stability tests of 220 h at 0.4 V with recirculation of ethanol were carried out. In the case of a continuous procedure the system is less affected due to the lower loss compared material. Morphological analysis of structural and post-tests provide additional information regarding the diagnosis and in-situ electrochemical effects on the mechanism of degradation. The most critical aspect in respect of irrecoverable losses appears to be related to the corrosion of Sn. Based on the results obtained in this study, the protocol of start/stop was the one that most affects the overall performance of the cell.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_6348_Cristiano Carrareto Caliman.pdf: 1380898 bytes, checksum: 10ac3adf3337cf3c171c6be8e69d9b57 (MD5) Previous issue date: 2013-03-06 / Eletrocatalisadores do tipo C/PtSnNiTi foram preparados por decomposição térmica dos precursosres poliméricos. As caracterizações fisico-química e eletroquímica foram feitas por diferentes técnicas: Difração de raios-x, Microcospia eletronônica de transmissão, Voltametria cíclica, Cronoamperometria, Teste de célula e Teste de energia de ativação. Os resultados de difração de raios X mostraram que os catalisadores são principalmente compostos por Platina cúbica de face centrada e com tamanhos de partícula variando de 1,8 a 8,3 nm. Nas análises de microscopia eletrônica de transmissão foram observados tamanhos médios de partícula entre 4 e 6 nm. Os eletrocatalisadores foram avaliados na presença e ausência de etanol e glicerol em ácido sulfúrico. Todos mostraram atividade na oxidação dos álcoois. Além disso, a composição Pt50Sn20Ni25Ti5 apresentou os melhores resultados de voltametria cíclica e cronoamperometria na presença de glicerol e etanol. A maior densidade de potência obtida nos testes de célula foi de 20 nW/cm2 para a composição Pt50Sn20Ni25Ti5 e as menores energias de ativação foram as obtidas para a composição Pt50Sn20Ni15Ti15. De modo geral, os dados de voltametria cíclica obtidos nesse estudo indicam que a adição de Ni e Ti em catalizadores PtSn aumenta a atividade catalítica destes frente a oxidação de álcoois.

Eletrocatalisadores de Pt-Sn suportados em carbono de elevada área superficial foram preparados por redução química de precursores metálicos em solução usando como agente redutor o ácido fórmico 0,5 M, 0,1 M e 2 M e caracterizados em termos de estrutura, morfologia e propriedades superficiais para aplicação em células a combustível a etanol direto (DEFC). Os catalisadores foram caracterizados por fluorescência de raios X (XRF), difração de raios X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e análise termogravimétrica (TGA). Os testes eletroquímicos dos catalisadores foram realizados com o uso de medidas de polarização, voltametria cíclica e linear, testes de estabilidade a potencial constante, e espectroscopia de impedância eletroquímica. A melhor composição atômica superficial, em termos de desempenho eletroquimico foi Pt3Sn1/C. Sobrepotenciais ânodicos são necessários de modo a gerar espécies oxidadas na superfície de platina, desta maneira a reação é favorecida. Em termos de produtos de oxidação, o acetaldeído e o ácido acético foram os principais produtos detectados por HPLC, com um baixo teor de CO2. A seletividade para o ácido acético com respeito ao acetaldeído aumentou com o teor de Sn e diminuiu com a menor concentração do agente redutor utilizado na preparação do catalisador. Estudos de estabilidade com base no catalisador Pt3Sn1/C foram realizados e o efeito de diferentes procedimentos de liga/desconexão da célula investigados. Testes de 250h a 0.4V incluindo tres ciclos de liga/desconexão a 50h, 150h e 200h são apresentados. Na sequência foram analisados os materiais com testes de estabilidade contínuo de 220 h em 0,4 V com recirculação de etanol. Pode-se dizer que no caso de um procedimento contínuo o sitema é menos afetado devido a menor perda em relação a corrosão do material. Análise morfológica e estrutural pós-testes forneceram informações complementares no que diz respeito ao diagnóstico eletroquímico in-situ e sobre o mecanismo de degradação. O aspecto mais crítico em relação às perdas irrecuperáveis aparece estar relacionado com a corrosão de Sn. Com base nos resultados obtidos neste trabalho, o protocolo de liga/desconexão foi o que mais afetou o desempenho geral da célula. / Pt-Sn electrocatalysts supported on carbon having high surface area were prepared by chemical reduction of metal precursors in solution using 0.5 M, 0.1 M and 2 M formic acid. These electrocatalysts used as anode materials for direct ethanol fuel cells (DEFC), have been physico-chemically characterized in terms of structure, morphology and surface properties. The catalysts were characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Transmission electron microscopy (TEM) e Thermogravimetric Analysis (TGA). The electrochemical properties of such electrocatalysts were investigated by using polarization measurement, cyclic and linear voltammetry, potentiostatic lifetime tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The best composition, in terms of electrochemical performance was the Pt3Sn1/C sample. High anode overpotentials are required in order to generate oxidized species on the platinum surface, which favor the reaction is favored. Essentially, acetaldehyde and acetic acid were detected as the main reaction products, whereas, a low content of CO2 was detected. The selectivity towards acetic acid with respect to acetaldehyde increased with the increase of the Sn content and decreased by decreasing the concentration of the reducing agent used in the catalyst preparation. Stability tests of a DEFC based on a Pt3Sn1/C catalyst was studied and the effect of different cell shut-down procedures investigated. Tests of 250 h at 0.4 V cell potential which include three intermediate shut-down/start-up cycles at 50, 150 and 200 h were was analyzed. Stability tests of 220 h at 0.4 V with recirculation of ethanol were carried out. In the case of a continuous procedure the system is less affected due to the lower loss compared material. Morphological analysis of structural and post-tests provide additional information regarding the diagnosis and in-situ electrochemical effects on the mechanism of degradation. The most critical aspect in respect of irrecoverable losses appears to be related to the corrosion of Sn. Based on the results obtained in this study, the protocol of start/stop was the one that most affects the overall performance of the cell.

O material (pó) de nanofase de Ce0,9W0,1O2 foi sintetizado por coprecipitação de oxalatos de cério (IV) e cátions de tungstênio (IV). A redução da platina (2%) foi feita pelo método da redução por álcool, utilizando uma solução de ácido hexacloroplatínico (H2PtCl6.6H2O) como fonte do metal, óxido de cério dopado com tungstênio (Ce0,9W0,1O2) utilizado como suporte e, uma solução de etilenoglicol/água (75/25, v/v) como solvente e agente redutor. Os materiais 2%Pt-Ce0,9W0,1O2 foram misturados em Pt/C E-TEK 20%, utilizando-se processo de mistura física para produzir os eletrocatalisadores de 20%Pt-(2%Pt-Ce0,9W0,1O2)/C. Os eletrocatalisadores obtidos foram caracterizados por espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX) acoplado à microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises de difração de raios X (DRX), e microscopia eletrônica de transmissão (MET). O conjunto eletrodos-membrana (MEAs) foram preparados para o ânodo com cargas iguais a 0,401, 0,364, 0,328 mg Pt cm-2 de eletrocatalisadores 20%Pt-(2%Pt-Ce0,9W0,1O2)/C produzidos. No cátodo foi usada uma carga de 0,4 mg Pt cm-2 de eletrocatalisador Pt/C ETEK. A polarização anódica foi realizada para oxidação de H2/CO (100 ppm de CO). A tolerância ao CO foi estudada utilizando o processo eletroquímico (stripping de CO e medidas de curvas de polarização). Os resultados obtidos mostraram que a oxidação de CO adsorvido a CO2 na superfície de platina ocorre em potenciais menos positivos mostrando tolerância ao CO adsorvido nestes eletrocatalisadores (20%Pt-(2%Pt-Ce0,9W0,1O2)/C (50:50, 60:40 e 70:30)) a uma temperatura de 85 ºC e com pressão absoluta de 2 bar para ânodo e cátodo, comparado com Pt/C E-TEK 20%. / The nanophase material (powder) of Ce0,9W0,1O2 was synthesized via coprecipitation of oxalates of cerium (IV) and tungsten cations. The reduction of platinum (2%) was made by the method of alcohol reduction, using an acid solution hexachloroplatinic (H2PtCl6.6H2O) as metal source, cerium oxide doped with tungsten (Ce0,9W0,1O2) used as support and the solution of ethylene glycol/water (75/75, v/v) as solvent and reducing agent. The 2%Pt-Ce0,9W0,1O2 materials were mixed in Pt/C E-TEK 20% using physical mixing process to produce the 20%Pt-(2%Pt-Ce0,9W0,1O2)/C electrocatalyst. The materials were characterized by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) coupled to scanning electron microscopy (SEM), X-ray difratometry analysis (XRD) and transmission electronic microscopy (TEM). The membrane electrodes assembly (MEAs) were prepared with loads equal to 0.401, 0.364, 0.328 mg Pt cm-2 for 20%Pt(2%Pt-Ce0,9W0,1O2)/C electrocatalysts produced. In the cathode a load of 0.4 mg Pt cm-2 of commercial Pt/C ETEK electrocatalyst was used. The anodic polarization was carried out for oxidation of the mixture H2/CO(100 ppm CO). The CO tolerance was studied using electrochemical process (CO stripping and measurements of polarization curves). The results showed that the oxidation of CO adsorbed to CO2 on the surface of platinum occur at less positive potentials showing tolerance to CO adsorbed on these 20%Pt-(2%Pt-Ce0,9W0,1O2)/C (50:50, 60:40 and 70:30) electrocatalysts at a temperature of 85 ºC and absolute pressure of 2 bar for anode and cathode, compared with Pt/C E-TEK 20%.

Filmes de politiofeno foram eletroquimicamente depositados em diversos substratos eletródicos em meio aquoso fortemente ácido e as características dos materiais formados foram estudadas através de técnicas voltamétricas, espectroscópicas (FTIR e UV-Vis. e raios X) e por microscopia eletrônica de varredura. As propriedades foram comparadas com as de filmes sintetizados em meio não-aquoso concluindo-se que o material produzido em meio aquoso mostra-se mais adequado para a aplicação como suporte de partículas eletrocatalisadoras, por sua maior atividade eletroquímica, homogeneidade e estabilidade. Foram então incorporadas partículas de Pd e Pt que foram investigadas quanto a ação catalítica frente as reações de oxidação de hidrogênio (ROH) e redução de oxigênio (RRO) em ácido sulfúrico 2,0 M. Os materiais produzidos foram primeiramente caracterizados através de técnica de absorção de raios X, tendo sido observada a formação de aglomerados de partículas bastante pequenas que não alteram seu estado de oxidação com a mudança do potencial eletródico. Verificou-se que ambos os catalisadores apresentam uma certa atividade inicial frente a ROH, mas o desempenho não é estável devido à ocorrência de processos degradativos da cadeia polimérica. Por outro lado, observou-se que os filmes contendo Pt apresentam elevada atividade catalítica frente a RRO, substancialmente maior que a de filmes contendo Pd. O mecanismo da reação mostrou-se dependente da natureza do catalisador, sendo também influenciado pelo contato com o filme polimérico. Para a Pt em contato direto com o eletrólito, a reação ocorre com envolvimento de 4 elétrons e com formação de água como produto final. Para o caso em que as partículas de Pt são recobertas por politiofeno, verifica-se a participação do peróxido de hidrogênio como intermediário, sendo que somente uma certa fração do mesmo reduz-se para formar água. No caso do Pd, o processo leva à formação de peróxido de hidrogênio em baixos sobrepotenciais, que depois é reduzido, com formação de água, em sobrepotenciais mais elevados. / Polythiophene films were electrochemically grown on several electrode substrates from strong acid aqueous solutions, and the characteristics of the materials investigated using cyclic voltammetry, FTIR and UV-Vis spectroscopies, and scanning electron microscopy. Compared to the materials prepared in non-aqueous media, the polymer synthesized in aqueous media shows more adequate characteristics for using as support for electrocatalytic particles, because of its higher electrochemical activity and stability, and bulk homogeneity. Particles of Pd and Pt were electrochemically incorporated on these polymer films, and the electrocatalytic properties of such composites investigated with respect to the hydrogen oxidation (HOR) and oxygen reduction (ORR) reactions in 2.0 M sulfuric acid solutions. Previously to these kinetic studies, the composites were characterized using X-ray absorption spectroscopy from which it is seen that the catalysts are deposited as agglomerates composed of very small particles whose oxidation states are not changed by changing the electrode potential. Both catalysts present some initial activity for the HOR, but the performance is not stable due to the occurrence of a degradation process involving the polymer chain. On the other hand, it is observed that the films containing Pt show an enhanced catalytic activity for the ORR which is considerably higher than of that containing Pd. The reaction mechanism is dependent on the catalyst nature and also influenced by the contact with a polymer film coating. For Pt in direct contact with the supporting electrolyte, the reaction occurs involving 4 electrons leading to water as final product. For Pt particles covered with a polymer layer, participation of hydrogen peroxide seems to be important with only a fraction of this specie being reduced to water. In the case of Pd, the process involves formation of hydrogen peroxide at low overpotentials, which is then reduced to water at higher overpotentials.

Os eletrocatalisadores PtRh (50:50)/85% C + 15% CeO2, PtRh (90:10)/ 85% C + 15% CeO2, PtSn (50:50)/ 85% C + 15% CeO2 e PtSnRh/85% C + 15% CeO2 Todos os eletrocatalisadores foram caracterizados físico-quimicamente pelas técnicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Por meio das análises de DRX foi observada a presença a estrutura cúbica de face centrada típica de platina e suas ligas, além de uma fase de SnO, em diferentes composições atômicas, foram preparados pelo método da redução por álcool para serem testados nos estudos de oxidação eletroquímica de etanol. 2 para os eletrocatalisadores de PtSn/85% C + 15% CeO2 e PtSnRh/85% C + 15% CeO2. A MET permitiu a observação de uma distribuição relativamente homogênea das partículas, cujos tamanhos médios variaram de 2,5 a 3 nm, no suporte de C + CeO2 As caracterizações eletroquímicas foram realizadas por meio das técnicas de voltametria cíclica (VC) e cronoamperometria (CA). As medições foram feitas à temperatura ambiente e à 50°C, e a técnica de preparo do eletrodo de trabalho foi a de camada fina porosa. . O eletrocatalisador PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO2 Na síntese do eletrocatalisador de PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO apresentou o melhor desempenho para a oxidação do etanol de acordo com as técnicas eletroquímicas utilizadas, bem como pelos estudos em condições reais de operação em células a combustível alimentadas diretamente por etanol. 2 Estudos com a técnica de infravermelho confirmaram que a oxidação do etanol ocorreu de forma incompleta para os eletrocatalisadores ternários de PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeOa ordem de adição dos metais foi feita de duas maneiras distintas. O estanho adicionado numa primeira etapa seguida pela adição de PtRh mostrou ser a forma que resultou em maior atividade para a oxidação do etanol. 2 e PtSnRh (50:45:5)/C. / PtRh (50:50)/ 85% C + 15% CeO2, PtRh (90:10)/ 85% C + 15% CeO2, PtSn (50:50)/ 85% C + 15% CeO2 and PtSnRh/85% C + 15% CeO2 All catalysts were characterized by the physical chemical techniques of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). By means of XRD it could be observed the presence of the face-centered cubic structure, which is typical of platinum and its alloys. As well, it was noticed a phase of SnOelectrocatalysts were prepared, with different atomic compositions, by the reduction by alcohol method in order to be tested in the ethanol electrochemical oxidation studies. 2 for the diffractograms of PtSn/85% C + 15% CeO2 and PtSnRh/85% C + 15% CeO2 electrocatalysts. TEM allowed the observation of a relatively homogeneous distribution of particles whose average size ranged from 2.5 to 3 nm in C + CeO2 The electrochemical characterizations were carried out by means of cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) both at room temperature and 50°C. Thin porous coating technique was used for all ethanol electrochemical oxidation studies. PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO support. 2 For the synthesis proceeding of PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO electrocatalyst showed the best performance for the ethanol oxidation according to the electrochemical techniques used, as well as by direct ethanol fuel cell tests. 2 FTIR studies confirmed that ethanol oxidation was incomplete for the ternary catalysts of PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeOelectrocatalyst, the metal addition order was made in two different ways. When tin was added in the first step followed by addition of PtRh to prepare the catalyst, the highest current values for the ethanol oxidation were noticed. 2 and PtSnRh (50:45:5)/C

Neste trabalho os diferentes sistemas eletrocatalíticos PtIn/C, PtRu/C, PtRuIn/C e suas diferentes proporções mássicas foram sintetizados pelo método de redução por Borohidreto de Sódio, a fim de serem utilizados como ânodo na célula a combustível alcalina de metanol direto (DMFC). Os materiais obtidos foram caracterizados pelas técnicas de EDX, DRX e MET. O método de redução aplicado na síntese se mostrou efetivo, uma vez que as partículas apresentaram boa dispersão no suporte de carbono Vulcan XC72, de acordo com as analises de EDX e MET. Os resultados obtidos por DRX evidenciaram em todos os difratogramas apresentados a estrutura CFC da platina e um relativo deslocamento do pico equivalente ao plano (220) para valores maiores e menores que 2θ. O tamanho médio do cristalito e os parâmetros de rede calculados indicaram a inserção de átomos de Índio e Rutênio à estrutura da Platina, supondo a formação de ligas. A oxidação eletroquímica do metanol foi estudada por voltametria cíclica, cronoamperometria e curvas de polarização. Os experimentos eletroquímicos demonstraram que nos eletrocatalisadores binários com maior composição de Índio e Rutênio a eficiência catalítica frente a oxidação do combustível foi melhor e para os ternários, o eletrocatalisador que possuía maior composição de Rutênio se mostrou mais eficiente. Nos experimentos práticos em células a combustível, as curvas de polarização mostraram divergências de resultados com os obtidos por voltametria cíclica e cronoamperometria, justificadas por problemas de prensagem e descolamento de MEA\'s em sistemas que apresentaram maior quantidade de cocatalisador como Índio e Rutênio. / In this work the different electrocatalytic systems PtIn/C, PtRu/C, PtRuIn/C and their different mass proportions were synthesized by the sodium borohydride reduction method, in order to be used as an anode in the alkaline direct methanol fuel cell (DMFC). The obtained materials were characterized by EDX, DRX and MET techniques. The reduction method applied in the synthesis was effective, since the particles showed good dispersion in the carbon support Vulcan XC72, according to the EDX and MET analyzes. The results obtained by XRD showed in all the diffractograms presented the CFC structure of platinum and a relative displacement of the equivalent peak to the plane (220) for values greater than and less than 2θ. The mean crystallite size and the calculated net parameters indicated the insertion of Indium and Ruthenium atoms to the Platinum structure, assuming the formation of alloys. The electrochemical oxidation of methanol was studied by cyclic voltammetry, chronoamperometry and polarization curves. The electrochemical experiments showed that in the binary electrocatalysts with higher composition of Indium and Ruthenium, the catalytic efficiency against the oxidation of the fuel demonstrated a better result. Meanwhile the ternary, the electrocatalyst with the higher Ruthenium composition was more efficient. In terms of the practical experiments in fuel cells, the polarization curves showed divergences of results with those obtained by cyclic voltammetry and chronoamperometry, which can be justified by issues of pressing and detachment of MEA\'s in systems that presented higher amounts of cocatalysts such as Indium and Ruthenium.

Os eletrocatalisadores PtRh (50:50)/85% C + 15% CeO2, PtRh (90:10)/ 85% C + 15% CeO2, PtSn (50:50)/ 85% C + 15% CeO2 e PtSnRh/85% C + 15% CeO2 Todos os eletrocatalisadores foram caracterizados físico-quimicamente pelas técnicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Por meio das análises de DRX foi observada a presença a estrutura cúbica de face centrada típica de platina e suas ligas, além de uma fase de SnO, em diferentes composições atômicas, foram preparados pelo método da redução por álcool para serem testados nos estudos de oxidação eletroquímica de etanol. 2 para os eletrocatalisadores de PtSn/85% C + 15% CeO2 e PtSnRh/85% C + 15% CeO2. A MET permitiu a observação de uma distribuição relativamente homogênea das partículas, cujos tamanhos médios variaram de 2,5 a 3 nm, no suporte de C + CeO2 As caracterizações eletroquímicas foram realizadas por meio das técnicas de voltametria cíclica (VC) e cronoamperometria (CA). As medições foram feitas à temperatura ambiente e à 50°C, e a técnica de preparo do eletrodo de trabalho foi a de camada fina porosa. . O eletrocatalisador PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO2 Na síntese do eletrocatalisador de PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO apresentou o melhor desempenho para a oxidação do etanol de acordo com as técnicas eletroquímicas utilizadas, bem como pelos estudos em condições reais de operação em células a combustível alimentadas diretamente por etanol. 2 Estudos com a técnica de infravermelho confirmaram que a oxidação do etanol ocorreu de forma incompleta para os eletrocatalisadores ternários de PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeOa ordem de adição dos metais foi feita de duas maneiras distintas. O estanho adicionado numa primeira etapa seguida pela adição de PtRh mostrou ser a forma que resultou em maior atividade para a oxidação do etanol. 2 e PtSnRh (50:45:5)/C. / PtRh (50:50)/ 85% C + 15% CeO2, PtRh (90:10)/ 85% C + 15% CeO2, PtSn (50:50)/ 85% C + 15% CeO2 and PtSnRh/85% C + 15% CeO2 All catalysts were characterized by the physical chemical techniques of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). By means of XRD it could be observed the presence of the face-centered cubic structure, which is typical of platinum and its alloys. As well, it was noticed a phase of SnOelectrocatalysts were prepared, with different atomic compositions, by the reduction by alcohol method in order to be tested in the ethanol electrochemical oxidation studies. 2 for the diffractograms of PtSn/85% C + 15% CeO2 and PtSnRh/85% C + 15% CeO2 electrocatalysts. TEM allowed the observation of a relatively homogeneous distribution of particles whose average size ranged from 2.5 to 3 nm in C + CeO2 The electrochemical characterizations were carried out by means of cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) both at room temperature and 50°C. Thin porous coating technique was used for all ethanol electrochemical oxidation studies. PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO support. 2 For the synthesis proceeding of PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO electrocatalyst showed the best performance for the ethanol oxidation according to the electrochemical techniques used, as well as by direct ethanol fuel cell tests. 2 FTIR studies confirmed that ethanol oxidation was incomplete for the ternary catalysts of PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeOelectrocatalyst, the metal addition order was made in two different ways. When tin was added in the first step followed by addition of PtRh to prepare the catalyst, the highest current values for the ethanol oxidation were noticed. 2 and PtSnRh (50:45:5)/C

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-08-30T17:21:30Z No. of bitstreams: 1 ZielCardoso.pdf: 10421254 bytes, checksum: 64b124fa2c3c53c3140fae7e74dba03d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-30T17:21:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZielCardoso.pdf: 10421254 bytes, checksum: 64b124fa2c3c53c3140fae7e74dba03d (MD5) Previous issue date: 2017-07-25 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / This work intends to avaluate the potential use of ethanol from coconut mesocarp babassu in fuel cells. Babassu ethanol was obtained through the hydrolysis and fermentation processes, respectively. Pt, PtRh and PtRu electrodes were prepared on carbon Vulcan XC-72R by reduction method and applied as electrocatalysts on the ethanol oxidation reaction. Samples of carbon steel 1020 were used in essay of oxidation metal surfaces in ethanol medium. The ethanol obtained from mesocarp of babassu coconut was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and High Performance Liquid Chromatography with Refractive Index Detector (HPLC-RID). X-Ray Spectroscopy by Energy Dispersion (EDS), Snanning Electron Microscopy (SEM), Stripping CO, Cyclic Voltammetry, Chonoamperometry, Differantial Electrochemical Mass Spectrometry on-line (DEMS) were used to characterize the synthesized eletrocatalysts. The carbon 1020 steel plates were immersed in ethanol medium and evaluated periodically using analytical balance, SEM and Optical Microscopy (OM). The results showed that babassu ethanol has the same profile as the commercial ethanol obtained from sugarcane. The PtRu/C electrocatalyst presented higher active area and higher catalytic activity compared to the other materials studied. The current efficiency for CO2 production was less than 1% for all studied electrocatalysts, showing that the oxidation of babassu ethanol produces less pollutants than commercial ethanol. The study of metallic surface corrosion showed that the corrosive action of babassu ethanol is similar to that of sugarcane ethanol, with approximate corrosion rates. / Neste trabalho avaliou-se o potencial do etanol obtido a partir do mesocarpo de coco de babaçu para o uso em células a combustível. Assim, foram estudadas a reação de eletro-oxidação de etanol de Babaçu aplicando eletrocatalisadores de Pt, PtRh e PtRu suportados em carbon Vulcan e a atividade corrosiva deste álcool empregando aço carbon 1020 como corpo de prova. O etanol de mesocarpo de coco de Babaçu foi produzido através dos processos de hidrólise e fermentação, respectivamente. Os eletrocatalisadores foram sintetizados usando o método de redução por álcool. O etanol produzido foi caracterizado usando Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com Detector de Índice de Refração (CLAE-DIR). Os eletrocatalisadores foram caracterizados usando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Energia Dispersiva de Raios X (EDX), Difração de Raios X (DRX), Voltametria Cíclica, Cronoamperometria, Stripping de CO e Espectrometria de Massas Eletroquímica Diferencial on-line (DEMS). As placas de aço carbon 1020 foram imersas em meio de etanol e avaliadas periodicamente usando balança analítica, MEV e Microscopia Óptica (MO). Os resultados revelaram que o etanol de babaçu possui o mesmo perfil que o etanol comercial obtido da cana de açúcar. O eletrocatalisador PtRu/C apresentou maior área ativa e maior atividade catalítica comparado aos outros materiais estudados. A eficiência de corrente para produção de CO2 foi menor que 1% para todos os eletrocatalisadores estudados, revelando que a oxidação de etanol de mesocarpo de coco de babaçu produz menos poluentes que o etanol comercial. O estudo de corrosão de superfície metálica mostrou que a ação corrosiva do etanol de mesocarpo de coco de babaçu é semelhante à do etanol de cana de açúcar, apresentando taxas de corrosão aproximadas.