Ethanol electrooxidation using Ti/(RuO2)(x) Pt(1-x) electrodes prepared by the polymeric precursor method

Abstract

Este trabalho descreve um estudo detalhado da oxidação eletroquímica de etanol sobre eletrodos de Ti/(RuO 2 ) (x) Pt (1-x) com várias composições, preparados pelo método de precursores poliméricos. Os resultados obtidos usando voltametria cíclica e cronoamperometria mostraram que a melhor composição dos eletrodos de Ti/(RuO 2 ) (x) Pt (1-x) para os processos de oxidação do CO e do etanol é Ti/(RuO 2 ) (0.5) Pt (0.5) . Nessa composição, a oxidação do CO e do etanol ocorreram em 380 mV e 220 mV mais negativos do que em Ti/Pt, respectivamente. Por outro lado, observou-se um aumento de 2.5 vezes na densidade de corrente para a oxidação do etanol sob potencial constante. Análises de HPLC in situ mostraram que os eletrodos de Ti/(RuO 2 ) (0.5) Pt (0.5) produziram baixas quantidades de ácido acético comparadas com aquelas quantidades geradas pelos eletrodos de Ti/ Pt ou Pt policristalina. Além disso, um produto que não é comum a partir da oxidação do etanol foi observado em eletrodos com maior teor de RuO 2 : o acetato de etila. Finalmente, os dados de impedância mostraram que os eletrodos com a composição Ti/(RuO 2 ) (0.5) Pt (0.5) apresentaram menores resistências de transferência de carga, entre as composições investigadas.This work describes a detailed study of the ethanol electrooxidation on Ti/(RuO 2 ) (x) Pt (1-x) electrodes using several compositions prepared by the polymeric precursor method. The results obtained using cyclic voltammetry and chronoamperometry showed that the best composition of Ti/(RuO 2 ) (x) Pt (1-x) electrodes for CO and ethanol oxidation processes is Ti/(RuO 2 ) 0.50 Pt 0.50 . On this electrode composition the onset of CO and the ethanol oxidation occurred at 380 mV and 220 mV more negative than on Ti/Pt, respectively. Besides, there was an increase of 2.5-fold in the current density for ethanol electrooxidation under constant potential polarization. The Ti/(RuO 2 ) 0.50 Pt 0.50 electrodes produced lower amount of acetic acid compared to Ti/Pt and polycrystalline Pt electrodes using in situ HPLC spectrometric analysis. Also, a non common product from ethanol oxidation could be observed on higher RuO 2 loads: ethyl acetate. Finally, the impedance data showed that Ti/(RuO 2 ) 0.50 Pt 0.50 electrode composition had the smallest charge transfer resistance for ethanol oxidation among those compositions investigated.Keywords: ethanol electrooxidation, polymeric precursor method, CO electrooxidation, eletrocatalysis, in situ HPLC IntroductionFuel cells are widely recognized as very attractive devices to obtain directly electric energy from the combustion of a chemical product. In the last decades, much attention has been devoted to the study of the electrooxidation of small organic molecules, due to their possible utilization as fuels in direct organic fuel cell (DOFCs) devices.1,2 Ethanol has emerged as important choice due to its low toxicity and volatility together with a higher energy density than methanol (8.01 kWh kg −1 versus 6.09 kWh kg −1). 3 Other important considerations for choos...