Reação de geração de oxigênio em eletrodos de Mn2O3 suportados em aço inoxidável

Abstract

Recebido em 31/5/99; aceito em 3/5/00 OXYGEN EVOLUTION REACTION ON Mn 2 O 3 ELECTRODES SUPPORTED ON STAINLESS STEEL.A study of the kinetics of oxygen evolution in alkaline conditions from ceramic films of Mn 2 O 3 supported on stainless steel was carried out. This study has been done through the determination of transfer coefficients, Tafel slopes and exchange currents using potentiodynamic and quasipotentiostatic measurements. The activation energy was determined as a function of the overpotential and, additionally, the electrode active surface was estimated. The results are consistent with data already published for other electrodes, implying that the methods used in this work were reliable and precise.Keywords: oxygen evolution; ceramic electrodes; electrocatalysis. ARTIGO INTRODUÇÃOA eletrogeração do oxigênio vem sendo estudada visando a preparação de novos materiais que possam ser utilizados como catalisadores para esse processo, tanto em meio ácido 1 -4 , como em meio básico 5 -9 . As primeiras pesquisas fundamentais sobre as propriedades do RuO 2 , o principal componente dos eletrodos conhecidos como DSA (Dimensionally Stable Anodes, Ânodos Dimensionalmente Estáveis), surgiram na literatura apenas em 1971. Desde então, investigações fundamentais têm crescido exponencialmente. Atualmente, está se observando, como um estágio mais avançado, uma atitude inversa: a indús-tria, satisfeita com o desempenho dos DSA's no campo das células Cloro-Álcali, está direcionando sua atenção para os ânodos ativados para a geração de oxigênio e a ativação de cátodos para a formação de hidrogênio 10 . Os DSA's consistem de uma mistura de óxidos, usualmente preparados pela decomposição térmica de sais precursores, como RuCl 3 .3H 2 O e SnCl 2 .2H 2 O 11 ou IrCl 3 .nH 2 O e CeCl 3 .7H 2 O 4 , suportados em materiais inertes, como o titânio para ânodos. A camada do óxido eletrocatalisador depositado em geral é da ordem de poucos µm. Os óxidos utilizados na catálise da reação de geração de oxigênio (RGO) compõem a interface óxido metálico/solução, são semicondutores e têm a finalidade de diminuir a diferença de potencial necessária para que a reação ocorra. Óxidos semicondutores candidatos a eletrocatalisadores podem ser comparados qualitativamente seguindo critérios como condutividade elétrica e resistência à corrosão 12 . Sob esses aspectos, Ti 2 O 3 /TiO 2 , RuO 2 /RuO 4 e Ir 2 O 3 /IrO 2 são freqüentemente utilizados, assim como compostos ternários utilizando (Ru/Ti/ Pt) 13 , por exemplo. Observa-se que as melhores condutividades elétricas são encontradas para os óxidos de rutênio e irídio 14 . Em geral, a maioria dos eletrodos utiliza esses óxidos, que, suportados em titânio, sofrem um incremento na sua resistência à corrosão em meio alcalino devido à formação de um filme de TiO 2 que estabiliza a mistura 15 . As propriedades de óxidos obtidos a partir do manganês têm sido estudadas em conjunto com outros óxidos de rutênio e irídio, utilizando platina 16 e titânio 17 como suporte metálico. Considerando o fator econômico, óx...

Water electrolysis: from textbook knowledge to the latest scientific strategies and industrial developments

“…The first reports of electrocatalytically initiated water splitting on steel surfaces were rather fundamental research studies, concerning the kinetic study (particularly) of HER 1194–1202 and OER revealing that, 40–50 years ago, water splitting was not seriously taken into consideration as a technique suitable for the production of alternative fuels. Later steel has been intensively investigated as a conductive support for OER or HER active species 1203–1235,1238 as well as for OER or HER catalytic active alloys. 1236 In one of the latest published articles dedicated to the exploitation of steel as a conductive substrate for HER active electrocatalysts, Jothi et al 1213 describes a very interesting approach that uses scrap stainless steel wires to construct very active hydrogen-evolving electrodes under industrial conditions.…”