Sistema Eletrônico de Administração de Eventos - UERGS, IX SIEPEX - IX Salão Integrado de Ensino, Pesquisa e Extensão

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SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS SUPORTADAS EM BIOCHAR PARA EMPREGO EM CÉLULAS A COMBUSTÍVEL
Rudy Correa Britto da SILVA, Lúcia Allebrandt da Silva RIES, Louise Marianne de Matos BRASIL

Última alteração: 2019-06-23

Resumo


A diversificação da matriz energética mundial e o crescente interesse por fontes renováveis de energia impulsionaram o desenvolvimento das células a combustível (CaCs), que ainda são objeto de estudo e aprimoramento. Tecnologias como as CaCs são soluções sustentáveis para diversos segmentos, inclusive no setor dos transportes, responsável por uma parcela significativa das emissões de gases nocivos ao meio ambiente. Células a combustível são dispositivos que convertem energia química em elétrica, possuem baixo nível de impacto ambiental. Em células do tipo membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC), uma das principais barreiras para sua consolidação no mercado é o elevado custo dos eletrocatalisadores, normalmente, constituídos por nanopartículas de platina suportadas em material condutor de elevada pureza e estabilidade química, denominado, comercialmente, como Carbon Black Vulcan®XC-72. Assim, o presente projeto de pesquisa teve por objetivo produzir eletrocatalisadores eficientes e de baixo custo, por meio de uma metodologia simplificada, substituindo o Vulcan por biochar (carvão vegetal de baixo custo), e a platina por outros metais de transição de menor custo, como níquel, cobalto e manganês. O biochar foi produzido a partir da pirólise rápida da casca do arroz, um resíduo agroindustrial abundante no estado e com forte impacto ambiental. As nanopartículas metálicas foram sintetizadas pelo método do borohidreto utilizando biochar como suporte. Empregou-se a microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada à espectroscopia dispersiva de raios-x (EDS) e a difratometria de raios-x (DRX) para a caracterização morfológica, química e estrutural dos eletrocatalisadores produzidos. Para avaliação da atividade eletrocatalítica, frente à reação de redução do oxigênio, empregou-se a voltametria cíclica. Os resultados de MEV e EDS mostraram que houve deposição dos metais com formação de aglomerados globulares sobre o suporte. A análise de XRD evidenciou a formação de nanopartículas para os três metais com tamanho médio entre 1,8 e 3,8 nm e uma cristalinidade média de 22%. Os resultados de voltametria cíclica demonstraram que a adição de Co, Ni e Mn potencializa a atividade catalítica, com o melhor desempenho apresentado pelo cobalto. Dessa forma, o presente projeto contribui para o desenvolvimento de novas tecnologias voltadas para a produção eficiente de energia renovável em células a combustível.


Palavras-chave


Células a Combustível. Eletrocatalisadores. Nanopartículas Metálicas. Biochar.