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‣ Electrocatalysis of oxygen reduction on carbon-supported Pt-Co nanoparticles with low Pt content

LIMA, F. H. B.; CASTRO, J. F. R. de; SANTOS, L. G. R. A.; TICIANELLI, E. A.
Fonte: ELSEVIER SCIENCE BV Publicador: ELSEVIER SCIENCE BV
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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39.05003%
The oxygen reduction reaction (ORR) was investigated on carbon-supported Pt-Co nanoparticle electrocatalysts with low Pt content in alkaline electrolyte. High resolution transmission electron microscopy, In situ X-ray absorption spectroscopy, and X-ray diffraction analysis evidenced large structural differences of the Pt-Co particles depending oil the route of the catalyst synthesis. It was demonstrated that although the Pt-Co materials contain low amounts of Pt, they show very good activities when the particles are formed by a Pt-rich shell and a Pt-Co core, which was obtained after submitting the electrocatalyst to a potential cycling in acid electrolyte. The high activity of this material was due to a major contribution from its higher surface area, as a result of the leaching of the Co atoms from the particle Surface. Furthermore, its high activity was ascribed to a minor contribution from the electronic interaction of the Pt atoms, at the particle surface, and the Co atoms located in the beneath layer, lowering the Pt cl-band center. As these electrocatalysts presented high activity for the ORR with low Pt content, the cost of the fuel cell cathodes could be lowered considerably. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.; Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP); Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (CNPq); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS); Brazilian Synchrotron Light Source Laboratory (LNLS)...

‣ Investigation of the CO tolerance mechanism at several Pt-based bimetallic anode electrocatalysts in a PEM fuel cell

PEREIRA, Luis Gustavo S.; PAGANIN, Valdecir A.; TICIANELLI, Edson A.
Fonte: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD Publicador: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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39.067368%
The electrocatalysis of CO tolerance of Pt/C, PtRu/C, PtFe/C, PtMo/C, and PtW/C at a PEM fuel cell anode has been investigated using single cell polarization and online electrochemical mass spectrometry (EMS) measurements, and cyclic voltammetry, X-ray diffraction (XRD), in situ X-ray absorption near edge structure (XANES) analyses of the electrocatalysts. For all bimetallic electrocatalysts, which presented higher CO tolerance, EMS results have shown that the production of CO(2) start at lower hydrogen electrode overpotentials as compared to Pt/C, confirming the occurrence of the so-called bifunctional mechanism. On the other hand, XANES results indicate an increase in the Pt 5d-band vacancies for the bimetallic catalysts, particulary for PtFe/C, this leading to a weakening of the Pt-CO bond, helping to increase the CO tolerance (the so-called electronic effect). For PtMo/C and PtRu/C supplied with H(2)/CO, the formation of CO(2) is observed even when the cell is at open circuit, confirming some elimination of CO by a chemical process, most probably the water gas shift reaction. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

‣ Carbon-dispersed Pt-Rh nanoparticles for ethanol electro-oxidation. Effect of the crystallite size and of temperature

LIMA, F. H. B.; PROFETI, D.; LIZCANO-VALBUENA, W. H.; TICIANELLI, E. A.; GONZALEZ, E. R.
Fonte: ELSEVIER SCIENCE SA Publicador: ELSEVIER SCIENCE SA
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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39.067368%
This work presents results of studies of carbon-dispersed Pt-Rh (1:1) nanoparticles as electrocatalysts for the ethanol electro-oxidation. The influences of the crystallite size and the cell temperature on the yields of CO2, acetaldehyde and acetic acid are investigated. Metal nanoparticles were prepared by two different routes: (1) impregnation on carbon powder followed by thermal reduction on hydrogen atmosphere and (2) chemical reduction of the precursor salts. The surface active area and the electrochemical activity of the electrocatalysts were estimated by CO stripping and cyclic voltammetry in the absence and in the presence of ethanol, respectively. Reaction intermediates and products were analyzed by in situ Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR) and Differential Electrochemical Mass Spectrometry (DEMS). The electrochemical stripping of CO and the electrochemical ethanol oxidation were slightly faster on the Pt-Rh electrocatalysts compared to Pt/C. Also, in situ FTIR spectra and DEMS measurements evidenced that the CO2/acetaldehyde and the CO2/acetic acid ratios are higher for the Pt-Rh/C materials in relation to Pt/C. This was ascribed to the activation of the C-C bond breaking by Rh, this being more prominent for the materials with smaller crystallite sizes. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

‣ Pt monolayer electrocatalysts for O-2 reduction: PdCo/C substrate-induced activity in alkaline media

LIMA, F. H. B.; ZHANG, J.; SHAO, M. H.; SASAKI, K.; VUKMIROVIC, M. B.; TICIANELLI, E. A.; ADZIC, R. R.
Fonte: SPRINGER Publicador: SPRINGER
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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39.161887%
We measured the activity of electrocatalysts, comprising Pt monolayers deposited on PdCo/C substrates with several Pd/Co atomic ratios, in the oxygen reduction reaction in alkaline solutions. The PdCo/C substrates have a core-shell structure wherein the Pd atoms are segregated at the particle`s surface. The electrochemical measurements were carried out using an ultrathin film rotating disk-ring electrode. Electrocatalytic activity for the O-2 reduction evaluated from the Tafel plots or mass activities was higher for Pt monolayers on PdCo/C compared to Pt/C for all atomic Pd/Co ratios we used. We ascribed the enhanced activity of these Pt monolayers to a lowering of the bond strength of oxygenated intermediates on Pt atoms facilitated by changes in the 5d-band reactivity of Pt. Density functional theory calculations also revealed a decline in the strength of PtOH adsorption due to electronic interaction between the Pt and Pd atoms. We demonstrated that very active O-2 reduction electrocatalysts can be devised containing only a monolayer Pt and a very small amount of Pd alloyed with Co in the substrate.

‣ Carbon supported electrocatalysts prepared by the sol-gel method and their utilization for the oxidation of methanol in acid media

SUFFREDINI, Hugo B.; SALAZAR-BANDA, Giancarlo R.; AVACA, Luis A.
Fonte: SPRINGER Publicador: SPRINGER
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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39.037686%
One of the key objectives in fuel-cell technology is to improve the performance of the anode catalyst for the alcohol oxidation and reduce Pt loading. Here, we show the use of six different electrocatalysts synthesized by the sol -gel method on carbon powder to promote the oxidation of methanol in acid media. The catalysts Pt-PbO(x) and Pt-(RuO(2)-PbO(x)) with 10% of catalyst load exhibited significantly enhanced catalytic activity toward the methanol oxidation reaction as compared to Pt-(RuO(2))/C and Pt/C electrodes. Cyclic voltammetry studies showed that the electrocatalysts Pt-PbO(x)/C and Pt-(RuO(2)-PbO(x))/C started the oxidation process at extremely low potentials and that they represent a good novelty to oxidize methanol. Furthermore, quasi-stationary polarization experiments and cronoamperometry studies showed the good performance of the Pt-PbO(x), Pt-(RuO(2)-PbO(x))/C and Pt-(RuO(2)-IrO(2))/C catalysts during the oxidation process. Thus, the addition of metallic Pt and PbO(x) onto high-area carbon powder, by the sol -gel route, constitutes an interesting way to prepare anodes with high catalytic activity for further applications in direct methanol fuel cell systems.; Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); FAPESP[01/14320-0]; Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); FAPESP[06/50692-2]; Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); FAPESP[07/05155-1]; CNPq; Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); CAPES; Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

‣ Direct ethanol fuel cell: Electrochemical performance at 90 degrees C on Pt and PtSn/C electrocatalysts

Purgato, F. L. S.; Pronier, S.; Olivi, P.; Andrade, A. R. de; Leger, J. M.; Tremiliosi Filho, Germano; Kokoh, K. B.
Fonte: ELSEVIER SCIENCE BV; AMSTERDAM Publicador: ELSEVIER SCIENCE BV; AMSTERDAM
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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38.891614%
Carbon-supported Pt-based electrocatalysts were synthesized by Pechini method for the ethanol oxidation (EOR). Physicochemical characterizations were helpful to estimate the diameters of the obtained materials ranging from 2 nm to 5 nm. Main electrochemical experiments were carried out at 90 degrees C i.e. under the working conditions of performing the single 5 cm(2) direct ethanol fuel cell (DEFC). Pt(80)Sn(20)/C was the anode catalyst which has given the highest power density of 37 mW cm(-2). Importantly, the IR spectroscopy measurements associated with the qualitative analysis done at the output of the anodic compartment of the fuel cell have shown that ethanol oxidation on Pt(80)Sn(20)/C was mainly a two-electron sustainable process. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.; CAPES/COFECUB [498/05]; CAPESCOFECUB; CAPES; CAPES [0509078]

‣ "Preparação de eletrocatalisadores PtRu/C utilizando radiação Gama para aplicação como ânodo na oxidação direta de metanol" ; PREPARATION OF PtRu/C ANODE ELECTROCATALYSTS USING GAMMA RADIATION FOR METHANOL ELECTRO-OXIDATION

Silva, Dionisio Furtunato da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 18/04/2006 Português
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39.337432%
Foram preparados eletrocatalisadores PtRu/C (nanopartículas PtRu suportadas em carbono) utilizando processos radiolíticos (radiação gama) e testados na oxidação direta na oxidação direta de metanol. Neste procedimento submeteu-se à radiação gama, sob agitação, soluções de água/2-propanol e água/etileno glicol, ambas contendo íons dos metais precursores e o suporte de carbono. Foram variadas as razões volumétricas água/2-propanol e água/etileno glicol e a dose de radiação total recebida (kGy). A razão atômica nominal Pt:Ru utilizada em todos os experimentos foi de 50:50. Os eletrocatalisadores obtidos foram caracterizados por análise de raios X por energia dispersiva (EDX), por difração de raios X (DRX), por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e por voltametria cíclica (VC). A eletro-oxidação do metanol foi estudada por voltametria cíclica (VC) utilizando a técnica do eletrodo de camada fina porosa. Os eletrocatalisadores preparados no meio reacional água/2-propanol apresentaram tamanho de cristalito na faixa de 3 - 5 nm e razão atômica Pt:Ru de 50:50. Os eletrocatalisadores preparados em água/etileno glicol apresentaram tamanho de cristalito na faixa de 2 - 3 nm, menores que os obtidos em água/2-propanol...

‣ Desenvolvimento de eletrocatalisadores a base de paládio dispersos em carbono para a reação de oxidação de hidrogênio na presença de CO; Development of palladium base electrocatalysts dispersed on carbon for the hydrogen oxidation reaction in the presence of CO

Garcia, Amanda Cristina
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 03/10/2007 Português
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38.961475%
A performance de células a combustível de membrana de troca polimérica (PEMFC) alimentadas com hidrogênio contaminado com CO foi investigada para ânodos com eletrocatalisadores de PdPt/C e PdPtRu/C em diferentes proporções. Os materiais produzidos foram caracterizados por energia dispersiva de raios-X (EDX) e difração de raios-X (DRX). As propriedades eletrônicas da Pt foram analisadas por espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) na região de XANES (X-ray absorption near edge structure). As avaliações do desempenho eletroquímico foram feitas através do levantamento sistemático de curvas de polarização de estado estacionário, voltametria cíclica e stripping de CO em células a combustível unitárias. Também foram feitas medidas de espectrometria eletroquímica diferencial de massas para avaliar o monitoramento de CO2 (massa/carga 44). Foi observada uma pequena diminuição da magnitude da linha branca nos espectros para as ligas PdPt/C e PdPtRu/C quando comparados com Pt/C, sendo que este fenômeno foi atribuído a um aumento de ocupação da banda Pt 5d. Melhores resultados com relação a tolerância ao CO da reação de oxidação de hidrogênio foram obtidos para os catalisadores PdPt/C e PdPtRu/C quando comparados com Pt e Pd puros. Nenhum efeito sinérgico favorável foi observado com a adição de Ru. O monitoramento de CO2 nos experimentos de espectrometria de massas (DEMS)...

‣ Eletrocatalisadores de ligas de platina dispersos em substratos de óxidos para a reação de oxidação de hidrogênio puro e na presença de CO; Electrocatalysts of platinum alloys dispersed in oxide substrates for pure hydrogen oxidation reaction and in the presence of CO

Freitas, Kênia da Silva
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 29/04/2009 Português
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39.092463%
Neste trabalho são apresentados resultados dos estudos da reação de oxidação de hidrogênio puro realizados em eletrodos rotatório em camada ultrafina porosa e na presença de CO em células a combustível utilizando catalisadores formados por Pt dispersas em substratos de óxidos, tais como, Pt/RuO 2 -C, Pt/RhO 2 -C, Pt/WO 3 -C e em Pt/WC-C. As reações foram também estudadas em suporte puro, como, RhO 2 /C e WC/C em diferentes proporções atômicas. Este estudo teve como finalidade estudar as propriedades catalíticas destes materiais visando elucidar os mecanismos da reação de oxidação de hidrogênio (ROH) sobre estes catalisadores dispersos, possibilitando a obtenção de parâmetros cinéticos das reações. Em conjunto com as medidas eletroquímicas, foram realizados estudos sobre as propriedades eletrônicas e estruturais destes catalisadores, o que possibilita relacionar suas propriedades eletrônicas e estruturais com a cinética da HOR. Observou-se que a presença dos óxidos de Ru, Rh e WO 3 favorecem a diminuição do grau de recobrimento da Pt por CO, deixando mais sítios disponíveis a ROH, em consequência do esvaziamento da banda 5d da Pt, o que diminui a retro-doação de elétrons da Pt ao CO, diminuindo a força da ligação Pt-CO. Como observado...

‣ Avaliação do mecanismo de oxidação de hidrogênio contaminado por monóxido de carbono em células PEMFC contendo catalisadores anódicos baseados em Pt-M/C (M=Ru, Mo, Fe e W); Evaluation of the mechanism of the hydrogen oxidation in the presence of carbon monoxide at PEMFC anodic catalyst formed by Pt-M/C (M=Ru, Mo, Fe e W)

Pereira, Luis Gustavo da Silva
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 07/12/2009 Português
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39.06075%
A busca por fontes alternativas de energia é uma tendência mundial e, neste contexto, as células a combustível alimentadas com hidrogênio obtido pela reforma de biocombustíveis constitui uma das alternativas mais promissoras. Entretanto, o desempenho das células a combustível de membrana de troca protônica (PEMFC) com ânodos baseados em Pt é drasticamente reduzido quando se utiliza hidrogênio contaminado por CO, o qual é produzido no processo de reforma. Neste trabalho, a eletrocatálise da tolerância ao CO e a estabilidade de Pt/C, PtRu/C, PtFe/C, PtMo/C e PtW/C como eletrocatlisadores anódicos de célula a combustível PEM foram investigadas através de curvas de polarização e medidas on line de espectrometria de massas (EMS), análises de voltametria cíclica, difração de raios X (DRX) e absorção de raios X (XAS). Para todos os eletrocatalisadores bimetálicos, os quais apresentaram alta tolerância ao CO, os resultado de EMS mostraram que a produção de CO2 inicia-se a menores sobrepotenciais em relação ao eletrodo de hidrogênio quando comparado a Pt/C, confirmando a ocorrência do conhecido mecanismo bifuncional. Por outro lado, os resultados de XANES indicam um aumento de vacância da banda 5d da Pt para todos os catalisadores bimetálicos...

‣ Estudo da estabilidade de eletrocatalisadores Pt/C e Pt-RuOx/C; Investigation on the stability of Pt/C and Pt-RuOx/C catalysts

Rufino, Élen Cristina Gonçalves
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 05/08/2011 Português
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38.84532%
Neste trabalho, foram investigadas as modificações na estrutura e a estabilidade de eletrocatalisadores Pt/C e Pt-RuOx/C, preparados pela decomposição térmica de precursores poliméricos. Experimentos de varredura de potencial e experimentos com potencial fixo foram realizados com o objetivo de acelerar os mecanismos de degradação dos catalisadores. Para identificar e compreender os fatores que levaram a degradação dos catalisadores, foram realizados experimentos para determinação da área superficial eletroquimicamente ativa dos catalisadores, através da adsorção/oxidação de CO, análises dos catalisadores por difração de raios X (DRX) e análises das soluções por espectrometria de massa com fonte de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS).Foram avaliadas as modificações na estrutura e a estabilidade dos eletrocatalisadores Pt/C e Pt-RuOx/C quando submetidos a 2000 varreduras de potencial em diferentes intervalos (i) 0,05-0,5 V; (ii) 0,05-0,7 V e (iii) 0,05-0,9 V na presença e na ausência de metanol e também quando submetidos a um potencial fixo por várias horas. Foi observado, de maneira geral, um aumento no tamanho dos cristalitos, dissolução dos componentes metálicos e uma redução da área superficial eletroquimicamente ativa. Os resultados obtidos na primeira parte do trabalho também mostraram que a degradação dos catalisadores foi maior na presença de metanol e que condições de potencial cíclico aceleram os mecanismos de degradação quando comparadas a condições de potencial fixo. Após uma melhor compreensão dos mecanismos de degradação...

‣ Desenvolvimento de novos sistemas de eletrocatalisadores nano-dispersos 20%Pt-(2% Pt-Ce0,9W0,102)/C tolerantes ao monóxido de carbono( CO) para ânodos de PEMFC; Development of new systems of nano-disperse 20%Pt-(2%Pt-Ce0,9W0,1O2)/C electrocatalysts tolerant to carbon monoxide (CO) for PEMFCs anodes

Nandenha, Júlio
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 23/08/2011 Português
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39.199072%
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...

‣ Desenvolvimento de catalisadores de Pt-Co/C para a reação de redução de oxigênio em células a combustível de membrana de troca protônica; Development of Pt-Co/C electrocatalysts for the oxygen reduction reaction in the proton exchange membrane fuel cells

Salgado, José Ricardo Cezar
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 25/02/2005 Português
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38.835552%
A pesquisa e desenvolvimento de novos materiais catalisadores para as reações eletródicas em células a combustível de membrana trocadora de prótons são de grande importância para a viabilização destes sistemas como geradores de energia. Neste trabalho foram preparados catalisadores de Pt-Co suportados em carbono (Pt-Co/C) por diferentes métodos e são apresentados os resultados da caracterização física por diferentes técnicas. Os resultados da avaliação da atividade eletrocatalítica para a reação de redução de oxigênio (RRO) em ácido sulfúrico, na ausência e presença de metanol e a avaliação do desempenho destes materiais em células a combustível unitárias alimentadas com H2 e/ou metanol (no ânodo) e O2 (no cátodo) são também apresentados. Em linhas gerais, observou-se que os catalisadores de Pt-Co/C apresentaram maior atividade catalítica para a RRO quando comparados ao catalisador Pt/C sendo o método de impregnação o melhor método de preparação dentre os investigados. O catalisador Pt75Co25/C, preparado pela deposição do Co sobre Pt/C seguido pelo tratamento à alta temperatura, apresentou o melhor desempenho para a RRO devido à provável formação de uma liga que apresenta menor tamanho de partícula e menor distância interatômica Pt-Pt que o Pt/C. Adicionalmente...

‣ Preparação e caracterização de eletrocatalisadores PtRu/C e PtSn/C via redução química por ácido cítrico para oxidação direta de alcoóis em células a combustível tipo PEM; Preparation and characterization of PtRu/C and PtSn/c electrocatalysts using the citric acidic chemical reduction process for direct alcohol fuel cell (DAFC)

Silva, Roberto Willyan Ramon Verjulio da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 19/09/2008 Português
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38.935735%
Neste trabalho, os sistemas de eletrocatalisadores platina-rutênio (PtRu/C) e platina-estanho (PtSn/C) suportados em carbono de alta área superficial XC72R (Cabot) foram preparados pela redução química de precursores metálicos em solução usando o ácido cítrico como agente redutor. Os eletrocatalisadores foram preparados em diferentes valores de pH, com o objetivo de obter as condições de sínteses mais otimizadas para cada um dos sistemas preparados. O método otimizado mostrou-se eficiente na redução e ancoragem de todos os metais presente em solução, sendo possível preparar tanto catalisadores com baixos teores de segundo metal (razão atômica entre Pt:M = 90:10) quanto catalisadores com altos teores de segundo metal (Pt:M = 50:50). Os eletrocatalisadores obtidos foram caracterizados por espectroscopia de energia dispersiva de raios X, difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão. A atividade frente a eletro-oxidação de metanol e etanol foi avaliada através de voltametria cíclica e cronoamperometria em célula eletroquímica. Para os catalisadores com melhores desempenhos eletroquímicos foram realizados experimentos em célula a combustível unitária alimentada diretamente por metanol ou etanol. O desempenho dos eletrocatalisadores preparados foi comparado com o desempenho dos eletrocatalisadores comerciais Pt50Ru50/C e Pt75Sn25/C da linha HP (High Performance) fornecidos pela E-TEK...

‣ Síntese e estudo da atividade eletrocatalítica de nanopartículas com estruturas do tipo Core-Shell e Hollow para a redução de O2; Synthesis and study of core-shell and nanoparticle electrocatalysts for the O2 reduction reaction

Oliveira, Francisca Elenice Rodrigues de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 12/03/2012 Português
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39.11736%
A reação de redução de oxigênio (RRO) foi estudada em eletrocatalisadores com estruturas do tipo core-shell formadas por monocamadas de Pt depositadas sobre nanopartículas a base de Au e Pd, e estruturas hollow formadas de Pt. As nanopartículas core-shell foram sintetizadas por deposição em regime de subtensão utilizando-se substratos de Au e Pd. As estruturas hollow foram preparadas a partir de nanopartículas core-shell de Pt sobre Ni ou Co, seguido por ciclagem eletroquímica em eletrólito ácido. Os eletrocatalisadores foram caracterizados utilizando-se as técnicas de Energia Dispersiva, Difração e Espectroscopia de Absorção de Raios X e Microscopia Eletrônica de Transmissão. Os testes eletroquímicos foram feitos voltametria cíclica e curvas de polarização em eletrodo rotatório. Os catalisadores do tipo core-shell mostraram uma alta atividade para a RRO, o que foi associado a mudanças nas propriedades eletrônicas e geométricas da Pt, causadas pela presença dos átomos de Au e Pd, que conduzem a uma menor força de adsorção Pt-O. Neste caso, temos um melhor balanço de reatividade para as tendências opostas de quebra e formação de ligações nos intermediários reacionais adsorvidos na superficie do eletrocatalisador. As nanopartículas de Pt hollow apresentaram maior atividade que o electrocalisador de Pt/C. Isto foi atribuído aos fenômenos de contração da rede cristalina e abaixamento do centro de banda d da Pt devido à ligação da Pt com Ni ou Co remanescente na partícula. Estas estruturas mostraram que é possível o desenvolvimento de eletrocalisadores com baixa carga de platina...

‣ Síntese e caracterização de eletrocatalisadores Pt/C, PtAu/C e PtAuBi/C pelo método da redução via feixe de elétrons para oxidação direta de metanol e etanol; Synthesis and caracterizational electrocatalysts Pt/C, PtAu/C and PtAuBi/C reduction by method of electron beam to direct oxidation of methanol and ethanol.

Cardoso, Elisangela Silvana
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 27/08/2012 Português
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39.236504%
As células a combustível do tipo PEM (Próton Exchange Membrane) alimentadas diretamente por hidrogênio são consideradas as mais promissoras para a geração de energia elétrica, entretanto o uso de hidrogênio como combustível nestas células apresenta ainda alguns inconvenientes operacionais e de infra-estrutura, o que dificulta o seu uso. Assim, nos últimos anos, uma célula a combustível que utiliza um álcool diretamente como combustível (DAFC - Direct Alcohol Fuel Cell) tem despertado bastante interesse, particularmente aquelas que são alimentadas pelos combustíveis metanol ou etanol, pois apresentam várias vantagens, como por exemplo, a não necessidade de estocar hidrogênio ou gerá-lo através da reforma de hidrocarbonetos.Porém, células que utilizam diretamente metanol como combustível, apresentam correntes relativamente baixas e a oxidação completa do etanol é dificultado pela quebra da ligação CC e também há a formação de intermediários fortemente adsorvidos no eletrocatalisador de platina, como o monóxido de carbono (COads), resultando em baixos potenciais operacionais na célula.Para minimizar o efeito causado pelos venenos catalíticos faz-se necessária a adição de outros metais na composição do eletrodo de Pt. Tais metais devem atuar na reação fornecendo sítios para a adsorção de espécies que contenham oxigênio (OH ou H2O)...

‣ Desempenho elétrico e distribuição dos produtos da célula a combustível com etanol direto utilizando Pt/C, PtSn/C(liga) e PtSnO2/C como eletrocatalisadores anódicos; Electrical performance and products distribution of direct ethanol fuel cell using Pt/C, PtSn/C(alloy) and PtSnO2/C as anodic electrocatalysts

Antoniassi, Rodolfo Molina
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/06/2013 Português
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39.006384%
No presente trabalho, o desempenho elétrico dos eletrocatalisadores anódicos Pt/C, Pt3Sn/C(liga), Pt(SnO2)/C, Pt3(SnO2)/C e Pt9(SnO2)/C para as reações de eletro-oxidação de etanol, acetaldeído e ácido acético foi investigado. Testes em célula unitária mostraram que a adição de Sn seja na forma de liga Pt-Sn ou na forma de óxido (SnO2) coexistente com a platina metálica aumenta consideravelmente a resposta elétrica gerada pela célula. A melhora no desempenho elétrico dos catalisadores a base de PtSn é resultado da capacidade em oxidar o acetaldeído, majoritariamente produzido pelo Pt/C, em ácido acético. Pt3(SnO2)/C exibiu a melhor resposta elétrica tanto para o etanol quanto para acetaldeído como combustíveis, alcançando valores de densidade de potência máxima de 127 e 58 mW cm-2, respectivamente. Misturas entre os combustíveis mostraram que o acetaldeído é um composto que leva a uma rápida desativação dos catalisadores, enquanto que o ácido acético, embora não seja oxidado a CO2 nas condições de operação, não afeta o desempenho elétrico da célula.; In the present work, the electrical performance of the anodic electrocatalysts Pt/C, Pt3Sn/C(alloy), Pt(SnO2)/C, Pt3(SnO2)/C and Pt9(SnO2)/C towards ethanol...

‣ First principles study of effect of surface structure on chemical activity of Pt electrocatalysts in fuel cells

Han, Byungchan
Fonte: Massachusetts Institute of Technology Publicador: Massachusetts Institute of Technology
Tipo: Tese de Doutorado Formato: 165 p.
Português
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To facilitate commercialization of fuel cell systems as alternative energy device, the enhancement of Pt electrocatalysts activity is one of the most challenging issues. The first step to the solution is elucidating relationship between surface structure and chemical reactivity as electrocatalysis occurs on its surface. However, in spite of concerted experimental and theoretical research over the last decades, the detailed mechanism is still in debate. This thesis explores a structural sensitivity of the chemical reactivity in the Pt-based alloy electrocatalysts by combining ab-initio density functional theory (DFT) with relevant thermodynamic and kinetic approach. We developed a rigorous statistical mechanical formalism, which can parameterize the energetics obtained by first principles calculations as a function of surface topologies. This methodology enables kinetic Monte Carlo simulations to provide thermally equilibrated structures as a function of partial pressures of adsorbates and alloy compositions. With our consistent methods, we characterize surface structures on the atomic scale, and quantify chemical reactivity of various Pt-alloy model systems. Our methodology reproduced accurate and consistent results of available experimental measurements. We find that our methodology is considerably useful for studying the structural effect on the heterogeneous catalysis. Through the thesis...

‣ Estudo da preparação de eletrocatalisadores Pt-Sn/C por meio da deposição superficial de Pt sobre Sn/C utilizando diferentes metodologias para aplicação na oxidação eletroquímica do etanol; Study of the preparation of Pt-Sn//C electrocatalysts through deposition of Pt on the surface of Sn/C for ethanol electrooxidation

Ribeiro, Vilmaria Aparecida
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 18/09/2015 Português
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Foram preparados eletrocatalisadores Pt-Sn/C a partir da deposição de Pt sobre Sn/C por diferentes metodologias. Os suportes Sn/C foram preparados pela redução com boroidreto de sódio (BH) e pelo método da redução por álcool (MRA). A deposição da Pt foi efetuada pelo processo de troca galvânica e utilizando agentes redutores pelos métodos BH e MRA. Os materiais obtidos foram caracterizados por energia dispersiva de raios X (EDX), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), energia dispersiva de raios X de varredura linear (EDX- line scan), voltametria cíclica (VC) e stripping de CO e testados na oxidação eletroquímica do etanol. O difratograma de raios X do Sn/C preparado pelo método BH mostrou a presença da fase Sn metálico, enquanto que, o Sn/C preparado pelo método MRA levou a formação da fase SnO2. Apesar de o material obtido por deposição espontânea apresentar-se mais ativo que o suporte Sn(BH)/C, sua atividade foi inferior ao do catalisador comercial PtSn/C BASF. Os materiais obtidos apresentaram-se mais ativos que o catalisador comercial. A deposição da Pt pelo método BH sobre o suporte Sn(BH)/C levaram a catalisadores com desempenhos inferiores ao catalisador comercial...

‣ Enhancing Pt electrocatalytic activity by surface functionalization of carbon support with aromatic sulphonic groups

Capelo, Anabela; Esteves, M. Alexandra; Sá, A. I. Correia de; Rangel, C. M.
Fonte: Laboratório Nacional de Energia e Geologia Publicador: Laboratório Nacional de Energia e Geologia
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em //2013 Português
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Preliminary results are presented for Pt deposited on 4-aminobenzenesulphonic acid-functionalized carbon, Pt/C_ABSA. Vulcan XC-72R was functionalized with the objective of influencing the dispersion of catalyst nanoparticles and to decrease the resistance of three phase boundaries, by introducing sulphonic groups. Electrochemical characterization of the supported catalyst was done in a 0.5 M sulphuric acid solution with added chloride and also using methanol demonstrating well defined features and stable voltammograms after 30 cycles, with apparent higher currents when compared with commercial catalyst. The structure sensitive adsorption of anions on platinum is confirmed by the blocking effect of chloride ions in the hydrogen adsorption-desorption region as well as by the consequent dissolution of platinum, evident in both anodic and cathodic features of the voltammograms regarding surface oxide formation and reduction. The partial reversibility of the effect of chloride ions is discussed. Research is in progress in order to accomplish a comprenhensive characterization of the synthesized catalyst and to ascertain the effect of the sulphonic groups.