Eletrodo modificado de Fe-N-C para redução de oxigênio: estudo cinético em meio ácido (2024)
- Authors:
- Autor USP: MARTINS, MATHEUS - FFCLRP
- Unidade: FFCLRP
- Sigla do Departamento: 593
- DOI: 10.11606/D.59.2024.tde-10042024-141417
- Subjects: CINÉTICA; ELETROQUÍMICA; OXIGÊNIO
- Keywords: Cinética eletroquímica; Electrochemical kinetics; Fe-N-C; Oxygen reduction reaction; Reação de redução de oxigênio
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Nas últimas décadas, a geração de energia renovável, especialmente a partir de células a combustível de membrana trocadora de prótons (PEMFCs), tem atraído a atenção de pesquisadores devido à sua eficiência em conversão de energia e sua contribuição para a redução da poluição proveniente da queima de combustível fóssil. Usualmente, são utilizados eletrocatalisadores compostos de metais nobres, como por platina e ligas de platina, para aumentar a velocidade da reação de redução de oxigênio e a eficiência da conversão eletroquímica de energia. No entanto, a alta escassez e o custo desses catalisadores são responsáveis por uma parcela significativa dos custos das PEMFCs. Devido a isso, diversas pesquisas tem se concentrado em eletrocatalisadores livres de metais nobres, com destaque para os catalisadores "single-atom"(SACs). Especialmente, os SACs derivados da pirólise de carbono dopado com metais de transição e nitrogênio (M-N-C), principalmente Fe e Co devido ao baixo custo e alta abundância, têm se destacado como alternativas viáveis para a RRO. O Fe-N-C apresenta estabilidade e alta atividade catalítica para RRO, sendo, assim, um dos materiais mais promissores para substituir a platina em células a combustível. Neste estudo, é realizado uma avaliação eletroquímica do catalisador Fe-N-C para a RRO em meio ácido, além da proposição de modelos cinéticos e mecanismo reacional. O catalisador apresenta um potencial "onset"de aproximadamente 0,80 V vs. RHE, densidade de corrente de troca de 7,63.10-8 A cm-2, valor compatível com as ligas de platina, baixa resistência de transferência de carga e baixo grau de recobrimento do intermediário. A inclinação de Tafel de 121,65 mV dec-1 indica que a primeira transferência eletrônica é a etapa mais lenta da reação. As constantes de velocidade obtidas demonstram que a reação ocorre viaparalela, com contribuição majoritária pela via direta. Portanto, o catalisador estudado apresenta uma boa atividade catalítica para a RRO, com o mecanismo de reação via paralela e formação de peróxido de hidrogênio como intermediário
- Imprenta:
- Publisher place: Ribeirão Preto
- Date published: 2024
- Data da defesa: 08.03.2024
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
MARTINS, Matheus. Eletrodo modificado de Fe-N-C para redução de oxigênio: estudo cinético em meio ácido. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-10042024-141417/. Acesso em: 02 nov. 2024. -
APA
Martins, M. (2024). Eletrodo modificado de Fe-N-C para redução de oxigênio: estudo cinético em meio ácido (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-10042024-141417/ -
NLM
Martins M. Eletrodo modificado de Fe-N-C para redução de oxigênio: estudo cinético em meio ácido [Internet]. 2024 ;[citado 2024 nov. 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-10042024-141417/ -
Vancouver
Martins M. Eletrodo modificado de Fe-N-C para redução de oxigênio: estudo cinético em meio ácido [Internet]. 2024 ;[citado 2024 nov. 02 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-10042024-141417/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.59.2024.tde-10042024-141417 (Fonte: oaDOI API)
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