A reação de eletro-oxidação de metanol (MEOR) desempenha um papel crucial na transição para um cenário energético sustentável, sendo aplicável em dispositivos como células a combustível de metanol direto e em processos de eletro-reforma para produção de hidrogênio limpo. Isso permitiria estabelecer um ciclo de energia sustentável, reduzindo a dependência de fontes de energia únicas. No entanto, a implementação em larga escala desses dispositivos enfrenta desafios, sendo essencial compreender o mecanismo da MEOR, identificar sítios ativos e compreender o impacto das condições experimentais na busca por catalisadores eficientes e seletivos. Apesar dos esforços dedicados ao estudo da MEOR, sua complexidade dificulta a correlação entre a resposta cinética eletroquímica e os processos na superfície do eletrodo. Nesse contexto, utilizando abordagens numéricas baseadas em modelagem microcinética e experimentos com eletrodos de platina policristalina e monocristalinos, o estudo foca em compreender o mecanismo de reação, determinar as vias predominantes e avaliar como estas são afetadas pela temperatura, um parâmetro crítico em todas as aplicações. O modelo microcinético proposto foi construído considerando aspectos mecanicistas relevantes e validado por comparação com dados experimentais. O modelo conseguiu simular a dinâmica não linear, incluindo o comportamento caótico, observado experimentalmente, juntamente com um perfil voltamétrico razoável. A análise de sensibilidade destacou a importância das espécies OHad e COad na origem das oscilações. Os experimentos com eletrodos monocristalinos revelaram que a taxa de fluxo de gás pode afetar significativamente a resposta em regime oscilatório, destacando a importância do controle desse parâmetro experimental. Além disso, insights valiosos foram obtidos em relação às oscilações de modo misto, anteriormente pouco compreendidas, que foram associadas ao restabelecimento periódico da concentração de metanol na dupla camada. A influência da temperatura na cinética da MEOR e nas vias de reação paralelas foi investigada usando um eletrodo de Pt(100). Os resultados indicam que medidas cronoamperométricas em estado estacionário fornecem valores mais confiáveis para as energias de ativação aparentes. Observou-se uma mudança dependente da temperatura na predominância de vias de oxidação, sugerindo um mecanismo de controle cinético e termodinâmico para evitar o envenenamento completo da superfície do eletrodo. Em conjunto, as descobertas oferecem informações cruciais sobre o mecanismo de reação, vias predominantes e sua sensibilidade à temperatura. Esses insights são fundamentais para orientar o desenvolvimento de materiais visando aumentar a eficiência da conversão e otimizar a temperatura operacional em dispositivos de conversão de energia, contribuindo assim à transição para um panorama energético mais sustentável.

En la presente tesis doctoral se examina la adsorción de hidrógeno en superficies monocristalinas de platino, enfocándose en los aspectos cinéticos y termodinámicos de la misma, especialmente en cuanto a la entropía. Se han utilizado las técnicas de voltametría cíclica, impedancia de espectroscopía electroquímica, pulsos de corriente y de potencial, los dos últimos en conjunto con micro-calorimetría, para obtener información del sistema al perturbar la temperatura del mismo en distintas magnitudes. Se ha conseguido medir la energía de activación para la reacción de adsorción de hidrógeno, un valor experimental que puede servir de soporte a los cálculos teóricos en donde se busca obtener pero incluir todas las propiedades del sistema incremente la complejidad de la operación. También se ha medido con rigurosidad el comportamiento de la adsorción de hidrógeno en medio alcalino al cambiar la temperatura, demostrando que termodinámicamente este proceso no depende del cambio de temperatura. Deben considerarse las contribuciones de la doble capa y la química de la interfase para obtener predicciones en sistemas no ideales. Por último, haciendo uso de la micro-calorimetría se ha encontrado la relación entre la estructura superficial de un electrodo y la entropía de adsorción de hidrógeno, incluyendo los cambios termodinámicos que ocurren cuando la superficie se desordena. Este resultado es clave para la comprensión de la termodinámica de procesos de electrocatálisis en situaciones reales. / Este trabajo ha sido financiado por la Generalitat Valenciana a través del programa Santiago Grisolía (GRISOLIAP/2017/181) y por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del proyecto PID2019-105653GB-I00.

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