Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7710_Eldis Maria Sartori Barbieri.pdf: 3526905 bytes, checksum: b35f9e415d0c1671a7a9404d11304e7e (MD5) Previous issue date: 2014-05-26 / Nesse trabalho, o cátodo de baterias de íon-Li exauridas foi reciclado como Co(OH)2, Co3O4 e cobalto metálico. O Co(OH)2 foi obtido por precipitação química e eletroquímica, já o Co3O4 foi obtido por tratamento térmico do Co(OH)2, a 450oC durante 3 h em atmosfera de ar. A caracterização eletroquímica dos eletrodos compósitos de Co3O4 foi por voltametria cíclica. Verificou-se a presença de um pico anódico, em 0,49 V, onde o Co3O4 sofreu oxidação para CoOOH, e simultaneamente, foi oxidado à CoO2. No processo catódico, observou-se um pico em 0,43 V-0,44 V e outro a 0,36 V-0,37 V, onde o CoO2 sofreu redução para CoOOH, e este se reduziu a Co3O4. Os eletrodos compósitos de Co3O4 mostraram grande reversibilidade, boa eficiência de carga e uma capacidade específica de 13,0 Fg-1 (1 mVs -1). Foram obtidos filmes de Co(OH)2 e Co3O4 a partir da solução de lixiviada dos cátodos dessas baterias, os filmes de Co(OH)2 foram eletrodepositados sobre vidro condutor com aplicação de -0,85 V e 20 C cm-2, com rendimento de 66,67%. O Co3O4 foi obtido por tratamento térmico do Co(OH)2, com rendimento de 64,29%. A voltametria cíclica do filme de Co(OH)2, em KOH 1,0 mol L-1, exibiu três picos anódicos no primeiro ciclo, devido à oxidação do Co(OH)2 para Co3O4, conversão do Co3O4 para CoOOH, seguido da formação do CoO2 e oxidação da água. A ausência de picos catódicos mostrou que a oxidação do Co(OH)2 para CoO2 é irreversível. Para o eletrodo de Co3O4, verificou-se a existência de um par redox associado à oxidação reversível do Co3O4 para CoO2 . O Co3O4 obtido teve uma eficiência de carga de 77%, capacidade específica de 31,2 F g-1 (1 mVs-1) e 10,5 Fg-1 (10 mVs -1) e apresentou boa repetibilidade nos ciclos carga/descarga, com corrente de 111,1 mA g-1 e capacitância específica de 4440 mF g-1. O cobalto metálico eletrodepositado, -1,10V e 100 C cm-2, apresentou superfície homogênea e o seu estudo voltamétrico, em KOH 6,0 mol L-1, mostrou a ocorrência de pares redox (CoII/CoIII) e (CoIII/CoIV), em 0,10 V e 0,49 V, respectivamente. Esse estudo fornece importantes parâmetros para desenvolvimento de novas tecnologias de reciclagem de baterias íon-Li, para obtenção de materiais com caracterísiticas promissoras para uso em dispositivos eletroquímicos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2065.pdf: 3156725 bytes, checksum: e483b01d2ed95de7303ec7236f841e9e (MD5) Previous issue date: 2007-07-30 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, the cobalt deposition and dissolution processes were studied. The experiments were performed in sulphate solutions at pH values (ranging from 4.9 to 5.5) and in the presence of boric acid. The mechanism of Co electrodeposition was investigated using cyclic voltammetry and current time transients coupled with Electrochemical Quartz Crystal Microbalance (EQCM) technique. Effects of temperature, potential deposition and boric acid and Co2+ concentrations were studied. The boric acid was used as buffer to prevent any pH changes due to hydrogen evolution reaction (HER) during the electrochemical measurements. However, in some special cases, the results show that Co(OH)2 was formed simultaneously with metallic Co on the electrode surface at 48oC. On the other hand, when the bath temperature was 25oC, only metallic Co was detected. Considering the results above, some hypothesis were presented for explaining the ineffectiveness of boric acid. First, the kinetics of boric acid dissociation of was very slow, so does not provide a significant buffering during H2 evolution in high temperature, in which HER is intense. Another hypothesis refers to neutral H3BO3 molecules adsorption on the electrode surface which decreases the active surface for proton discharge. At 48oC, the desorption rate is higher than at 25oC, so the active surface for proton discharge will increase in high temperatures. As result, the pH value can be rise and consequently Co(OH)2 will formed. In these cases, the process efficiency dropped down. The analysis of factorial design shows that the temperature and the Co2+ concentration were the most important parameters for the mechanism change in the Co electrodeposition. / Neste trabalho foram estudados os processos de eletrodeposição e dissolução de cobalto sobre Pt em soluções de sulfato com pH na faixa de 4,9 a 5,5, na presença de ácido bórico. Utilizando as técnicas de voltametria cíclica e cronoamperometria acopladas à Microbalança Eletroquímica de Cristal de Quartzo (MECQ), foi feita uma investigação sobre a influência de alguns parâmetros no mecanismo de eletrodeposição do metal como a temperatura, o potencial de deposição, a concentração de íons Co2+ e do ácido bórico. Este aditivo foi adicionado como tampão para evitar o aumento de pH próximo à superfície do eletrodo durante a medida eletroquímica, que ocorre devido à reação de desprendimento de hidrogênio (RDH). Os resultados mostraram que o aumento da temperatura favorece o desprendimento de hidrogênio e, como conseqüência, ocorre a precipitação de Co(OH)2 devido ao aumento do pH local, mesmo em meio tamponado com ácido bórico. Uma das propostas mais plausíveis para explicar a ineficiência do ácido bórico está relacionada a uma cinética de dissociação lenta do mesmo, que não é capaz de fornecer uma contribuição tamponante efetiva em altas temperaturas onde a RDH é mais intensa. Outra proposta está relacionada adsorção de moléculas neutras do ácido bórico na superfície do eletrodo que pode bloquear os sítios ativos para a descarga de prótons. Em altas temperaturas, a velocidade de dessorção dessas moléculas é maior, e como a RDH é mais intensa, este bloqueio se torna ineficiente. Desta forma, o pH pode aumentar até atingir o pH necessário para a precipitação de Co(OH)2. Nestes casos, foi observado que a eficiência do processo cai drasticamente. A análise do planejamento fatorial 24 demonstrou que os fatores que mais afetam o mecanismo de eletrodeposição do Co é a temperatura e a concentração de Co(II).