Desenvolvimento de Eletrocatalisadores de Ni/TiO2-NTC na Eletroxidação de Glicerol

Abstract

As células a combustível representam uma tecnologia emergente e inovadora para a geração de energia limpa e eficiente, possuindo diversos tipos e finalidades diferentes. O glicerol, um subproduto abundante da fabricação de biodiesel, tem atraído interesse como combustível alternativo em células a combustível de álcool direto, graças às suas propriedades favoráveis e origem renovável. A principal barreira a ser superada é a criação de catalisadores eficazes e acessíveis, como os à base de níquel, para melhorar a oxidação do glicerol em meio alcalino. Técnicas de análise, como a voltametria cíclica (VC), são utilizadas para investigar os processos redox envolvidos no sistema. Este trabalho teve como objetivo estudar o desempenho de um catalisador de níquel suportado em um hibrido de nanotubos de carbono e dióxido de titânio frente a reação de eletro-oxidação do glicerol. Este trabalho teve como objetivo estudar o desempenho de um catalisador de níquel suportado em um hibrido de nanotubos de carbono e dióxido de titânio frente a reação de eletro-oxidação do glicerol. O suporte catalítico híbrido foi preparado através de uma mistura mecânica dos materiais, enquanto a incorporação do níquel nos suportes foi realizada utilizando o método poliol modificado. Os resultados destacam o potencial do glicerol como combustível alternativo em células a combustível, evidenciando o desempenho eficaz dos catalisadores sintetizados. A análise termogravimétrica indicou a presença de hidróxido de níquel nos materiais, com uma estimativa de 9,8% de níquel no catalisador suportado em nanotubos de carbono e 2,0% no catalisador suportado na mistura com dióxido de titânio. Esses dados foram corroborados pela análise de difração de raios X, que identificou picos referente às espécies de hidróxido de níquel nos materiais. As medidas eletroquímicas forneceram informações sobre os processos redox que ocorrem nas partículas de níquel do catalisador e da reação de oxidação do glicerol. Constatou-se que uma concentração de glicerol superior a 0,3 mol L-1 em KOH 1,0 mol L-1 prejudica a eficácia da reação de eletro-oxidação, uma vez que o pico de oxidação não é mais detectado nessas condições. A comparação entre os materiais com e sem dióxido de titânio revelou que ambos apresentaram resposta eletroquímica satisfatória, com picos de oxidação e redução característicos do processo de oxidação do glicerol, com uma menor resposta de corrente para o material com dióxido de titânio. Por fim, a avaliação da estabilidade dos materiais ao longo de 2000 ciclos de oxidação do glicerol mostrou que ambos os catalisadores mantiveram sua atividade. No entanto, o material sem dióxido de titânio mostrou-se mais estável, o que foi atribuído à maior hidrofobicidade do material carbonáceo, que pode ter prevenido a lixiviação do metal para a solução.