Desenvolvimento de tecnologia para confecção de eletrodos e conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEA) por impressão à tela para aplicação em módulos de potência de células PEMFC

Fernandes, V. C.; Cunha, Edgar Ferrari da; Bonifácio, Rafael Nogueira; Dresch, Mauro André; Doubek, Gustavo; Santiago, Elisabete I.; Linardi, Marcelo

doi:10.1590/s0100-40422012000400023

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“…Dentre estes, a célula a combustível tem sido foco de atenção por parte dos grupos de pesquisa mundiais. 1 No entanto para que esta tecnologia seja comercializada alguns desafios precisam ser superados, como o uso de nanomateriais, eletrocatalisadores anódicos que sejam eficientes para oxidação de etanol em células a combustível de etanol direto (Direct Ethanol Fuel Cell). Estas células têm recebido especial atenção pelo fato do etanol ser um álcool proveniente de fontes renováveis e já possuir uma infraestrutura própria para a comercialização deste combustível no país.…”

Section: Introductionunclassified

Nanomaterials Applied as Electrocatalysts in the Oxidation Reaction of Ethanol

Granja¹,

Silva²,

Rodrigues³

2015

Revista Virtual De Química

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Abstract:Electrocatalyst containing platinum supported on high surface area carbon Vulcan XC-72 were synthesized by the method of reduction by alcohol and tested in comparison to ethanol oxidation reaction in acidic medium. The materials studied were Pt/C 20%, Pt 80 Ir 20 /C, Pt 80 W 20 /C, Pt 80 Sn 20 /C and Pt 60 Ir 10 Sn 30 /C, using as a standard for comparison the commercial catalyst Pt/C 20% E-TEK. Physical characterization was performed using energy dispersive (EDX), X-ray diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM) and electron microscopy X-ray scanning by high resolution field emission ("Field emission electron gun ") (FEG-SEM). The EDX analysis showed that the theoretical compositions for synthesis are very close to the experimental values. From the results obtained by X-ray diffraction it was possible to calculate the average crystallite size and the lattice parameter of the samples studied. All materials showed a crystalline structure characteristic of face-centered cubic structure of platinum with the lattice parameter changes as a function of added metal. The analysis of SEM and TEM-EGF provided the particle size and the distribution and dispersion in the carbon support. The electrochemical results showed that the addition of different metals to platinum increased the catalytic activity of the electrocatalyst and among the evaluated materials the ternary one showed the best response under the conditions studied.Keywords: Electrocatalysts; ethanol; nanomaterials; electrooxidation. ResumoEletrocatalisadores contendo platina, suportados em carbono de alta área superficial Vulcan XC-72, foram sintetizados pelo método de redução por álcool e testados frente à reação de oxidação de etanol em meio ácido. Os materiais estudados foram Pt/C 20%, Pt 80 Ir 20 /C, Pt 80 W 20 /C, Pt 80 Sn 20 /C e Pt 60 Ir 10 Sn 30 /C, utilizando-se como padrão para comparação o catalisador comercial Pt/C 20% E-TEK. A caracterização física foi realizada utilizando Energia dispersiva de raios-X (EDX), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Microscopia Eletrônica de varredura de alta esoluç o po e iss o de ca po Field emission electron gun MEV-FEG). As análises de EDX mostraram que as composições teóricas para síntese são bem próximas dos valores experimentais. A partir dos resultados obtidos por difração de raios-X foi possível calcular o tamanho médio do cristalito e o parâmetro de rede das amostras estudadas. Todos os materiais apresentaram uma estrutura cristalina característica da estrutura cúbica de face centrada da platina com modificações do parâmetro de rede em função do metal adicionado. As análises de MET e MEV-FEG forneceram o tamanho de partícula bem como a distribuição e dispersão no suporte de carbono. Os resultados eletroquímicos mostraram que a adição de diferentes metais à platina aumentou a atividade catalítica dos eletrocatalisadores e dentre os materiais estudados o ternário mostrou melhor resposta nas condições analisadas.

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Section: Introductionunclassified

Nanomaterials Applied as Electrocatalysts in the Oxidation Reaction of Ethanol

Granja¹,

Silva²,

Rodrigues³

2015

Revista Virtual De Química

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“…Funcionalmente, uma célula a combustível do tipo PEM depende da alimentação externa de um gás combustível (H 2 ) e de um gás oxidante (O 2 / ar) (Fernandes et al, 2012). No ânodo, ocorre a reação de oxidação do hidrogênio FIGURA 1.3-2 -Esquema simplificado do funcionamento de uma célula a combustível do tipo PEM.…”

Section: Figura 13-1 -Componentes De Uma Célula a Combustível Do Tipunclassified

Estudo da confiabilidade das células a combustível do tipo PEM produzidas no IPEN-CNEN/SP

Oliveira¹

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Versão original disponível no IPEN SÃO PAULO 2014 Dedico este trabalho às minhas filhas, Isabella e Luísa, por darem sentido à minha caminhada. AGRADECIMENTOS Agradeço ao Dr. Marcelo Linardi, meu orientador e grande entusiasta da ciência e tecnologia no Brasil, pelo convite para realizar este trabalho, pelos ensinamentos passados e pela confiança neste projeto. Agradeço ao Dr. Wagner de Souza Borges pela minha formação na área de Teoria da Confiabilidade, pelo início da minha carreira no IPEN e pela pronta disposição para me orientar em meus projetos profissionais.

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“…No final do processo, formou-se uma tinta com aproximadamente 33% em massa de compostos secos (catalisador e ionômero) e 67% de solventes orgânicos. Esta tinta foi aplicada sobre o substrato (ou seja, o tecido de carbono já com a camada microporosa previamente preparada) e seca a uma temperatura de 120ºC para que só restasse no final do processo a mistura de catalisador e ionômero [44,45]. Para este trabalho, foram preparados eletrodos com carga de catalisador de 0,4 mg Pt cm -2 e 0,1 mg Pt cm -2 a fim de se estudar a influência da carga de platina na durabilidade das células a combustível do tipo PEM.…”

Section: Figuraunclassified

Estudo comparativo de desempenho e durabilidade de células a combustível do tipo PEM

Andrea¹

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Agradeço imensamente à minha família e minha esposa por todo o amor, compreensão e paciência. Meus sinceros agradecimentos à minha orientadora, Dra. Elisabete Inacio Santiago pela orientação, oportunidade, amizade e confiança em mim depositada. Não devo deixar de agradecer ao meu co-orientador, Dr. Fabio Coral Fonseca pelas colaborações, disposição, sugestões e amizade. Em especial, devo muita gratidão ao Dr. Marcelo Linardi por ter idealizado este projeto e depositado em mim toda a confiança em realizá-lo desde o meu trabalho de mestrado. Agradeço enormemente à Joana Ramos, pela amizade e também pela grande contribuição na realização deste trabalho, sempre disposta a resolver os incontáveis problemas e processos burocráticos deste projeto. Um especial agradecimento à pessoa mais querida do CCCH, Dona Verinha, pelos cafés, bolos, pipocas e, principalmente, pelo carinho e cuidado legítimos de uma mãe, comigo e com todos do laboratório. Devo muita gratidão também ao Dr. Thiago Lopes pelas orientações, sugestões e amizade. Agradeço imensamente ao Dr. Alexandre Lanfredi pela colaboração e disposição em obter as imagens de microscopia. Ademais, agradeço imensamente aos colegas, funcionários e pesquisadores do CCCH/IPEN pelo companheirismo, aprendizado e, acima de tudo, amizade conquistada.

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Desenvolvimento de tecnologia para confecção de eletrodos e conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEA) por impressão à tela para aplicação em módulos de potência de células PEMFC

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Nanomaterials Applied as Electrocatalysts in the Oxidation Reaction of Ethanol

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Estudo da confiabilidade das células a combustível do tipo PEM produzidas no IPEN-CNEN/SP

Estudo comparativo de desempenho e durabilidade de células a combustível do tipo PEM

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