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Dissertação_Luiz Henrique_versão final.pdf: 2601378 bytes, checksum: c42dd329851055be9a8ef4218dced85c (MD5) / CNPq / Nos últimos anos, as células a combustível têm atraído cada vez mais atenção, em
todo o mundo, por causa da sua habilidade de produzir energia de forma lima e
eficiente. Quando alimentados com hidrogênio, esses dispositivos produzem apenas
água e não emitem nenhum poluente. Entre os diversos tipos de células a
combustível, as células a combustível de membrana de troca protônica (PEMFC)
são as mais adequadas para aplicações móveis. Entretanto, o hidrogênio é obtido
principalmente através da reforma a vapor do gás natural e, então, contém
quantidades baixas de monóxido de carbono (0,5-2,0%), que são suficientes para
envenenar os eletrodos de platina das células do tipo PEMFC. Visando a obter
catalisadores mais eficientes para essa reação, neste trabalho, foi estudado o efeito
do samário nas propriedades de catalisadores baseados em óxidos de cobre e de
cério. Os catalisadores baseados em cobre, cério e samário (CuO-Ce1-xSmxO2-x/2),
com composições diferentes (x = 0,0; 0,10; 0,20 e 0,50), 25 % em mol de Cu, foram
preparados através de precipitação simultânea, utilizando hidróxido de sódio como
agente precipitante. As amostras foram caracterizadas por análise química
elementar, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, difração
de raios X, medidas de área superficial específica e de porosidade, espectroscopia
Raman e redução à temperatura programada. Os catalisadores foram avaliados na
oxidação preferencial do monóxido de carbono na faixa de temperatura entre 50 e
250 °C. Observou-se que o samário foi incorporado na rede da céria e que a sua
adição não causou variação na área superficial específica dos catalisadores, exceto
na amostra contendo o teor mais alto de samário. Além disso, o samário não
melhorou a atividade catalítica, um fato que foi associado com a diminuição do teor
de cério nos catalisadores, diminuindo a interface entre as partículas de óxido de
cobre e óxido de cério, onde ocorre a reação. A adição de dióxido de carbono (10 %
mol) ao meio reacional causou uma diminuição da conversão do monóxido de
carbono, provavelmente devido ao bloqueio dos sítios; entretanto, a seletividade,
não variou. O catalisador mais promissor foi aquele com 20% mol de samário, que
mostrou a seletividade a dióxido de carbono mais elevada / In last years, fuel cells have attracted increasing attention worldwide because of their
ability in producing efficient and clean energy. When fed with hydrogen, these
devices produce only water and emit no pollutant. Among the several kinds of fuel
cells, the proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) are especially suitable for
mobile applications. However, hydrogen is mainly obtained by steam reforming of
natural gas and then contains low amounts of carbon monoxide (0.5-2.0%), which
are enough to poison the platinum electrodes of the proton exchange membrane fuel
cells (PEMFC). In order to overcome this drawback, the preferential oxidation of
carbon monoxide (CO-PROX) in the presence of an excess of hydrogen is an
effective way for removing carbon monoxide up to amounts lower than 1 ppm. Aiming
to find efficient catalysts for this reaction, the effect of samarium on the properties of
catalysts based on copper oxides and cerium was studied in this work. Catalysts
based on copper, cerium and samarium (CuO-Ce1-xSmxO2-x/2) with different
compositions (x = 0.0, 0.10, 0.20 and 0.50) and 25 mol% Cu were prepared, by
simultaneous precipitation using sodium hydroxide as the precipitant. The samples
were characterized by elemental chemical analysis, Fourier transform infrared
spectroscopy, X-ray diffraction, specific surface area and porosity measurements,
Raman spectroscopy and temperature programmed reduction. The catalysts were
evaluated in the preferential oxidation of carbon monoxide in the temperature range
of 50 to 250 °C. It was observed that samarium was incorporated into ceria lattice
and that its addition caused no change in the specific surface area, except for the
samarium-richest sample. In addition, samarium did not improve the catalytic activity,
a fact that was associated with the decrease of cerium content, decreasing the
interface between copper oxide and cerium oxide, where the reaction occurs. The
selectivity to carbon dioxide changed due to samarium depending on its amount. The
addition of carbon dioxide (10% mole) to the reaction medium caused a decrease in
carbon monoxide conversion, probably due to the sites blockage; however, the
selectivity did not change. The most promising catalyst was that with 20% mole of
samarium, which showed the highest selectivity to carbon dioxide.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:192.168.11:11:ri/19177 |
| Date | 29 June 2015 |
| Creators | Silva, Luiz Henrique da |
| Contributors | Varela, Maria do Carmo Rangel Santos, Simplício, Lilian Maria Tosta, Zanchet, Daniela |
| Publisher | Instituto de Química, Programa de Pós Graduação em Química, IQ, brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFBA, instname:Universidade Federal da Bahia, instacron:UFBA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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