Oxidação direta do etanol no anodo de PaCOS

Abstract

RESUMONeste estudo, foram desenvolvidos eletrodos eletrocatalisadores, a base de céria e Cu, para a oxidação direta de etanol em pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS). Um método alternativo, desenvolvido por Gortes et al [1], foi aplicado para a produção do composto Cu-CeO 2 Na outra face do eletrólito, foi aplicado o catodo multifuncional constituído de um material compósito de La 0,8 Sr 0,2 MnO 3+ / Zr 2 O 3 -Y 2 O 3 , sendo a primeira camada constituída por um filme de catodo funcional de LSM/ZEI (50/50% em massa) e a segunda, de catodo de LSM puro (La 0.8 Sr 0.2 MnO 3 ).Sobre o suporte poroso de ZEI, foram realizadas sucessivas impregnações com solução aquosa de nitrato de céria. Em seguida, da mesma maneira, foram realizadas impregnações com solução aquosa de nitrato de cobre, até obter a concentração desejada, em peso, para cada elemento.O suporte poroso foi caracterizado quanto à microestrutura por microscopia eletrônica de varredura, através da análise de superfície e de fratura, onde foi observada a estrutura porosa formada com o uso das partículas de amido.A quantidade, a morfologia e a distribuição espacial dos elementos foram analisadas por espectroscopia de dispersão de energia (EDS), com mapeamento, mostrando a concentração de Céria, Cobre e ZEI em todo o volume do anodo.A adequação ao uso dos combustíveis etanol e hidrogênio na pilha La 0,8 Sr 0,2 MnO/ZEI/Cu-CeO 2 -ZEI foi analisada através do desempenho eletroquímico quanto ao potencial, em circuito aberto, a densidade de corrente e a densidade de potência. Palavras-chaves:Etanol, PaCOS, anodo Cu-Céria/ZEI. Direct oxidation of ethanol in SOFC anodes ABSTRACTElectro catalysts electrodes were developed in this work, using ceria and Cu, for the direct oxidation of ethanol in solid oxide fuel cells (SOFC). An alternative method developed by Gortes et al [1] was applied to the production of the compound Cu-CeO2-YSZ (8% mol yttria stabilized zirconia). A YSZ porous support was prepared, from a ceramic suspension containing YSZ powder, maize starch and dispersant applied by serigraphy over one of the faces of the dense YSZ electrolyte. It was then calcined to remove the volatile elements and finally sintered.On the other side of the electrolyte a multifunctional cathode made of a composite material, La0,8Sr0,2MnO3+ / Zr2O3-Y2O3, was applied. The first layer consisted of a functional cathode film of LSM/YSZ (50/50% by mass), the second layer being a pure cathode of LSM (La0.8Sr0.2MnO3). Over the porous support of YSZ, successive impregnations with an aqueous solution of ceria nitrate were applied. Afterwards, similarly, impregnations with an aqueous solution of copper were applied, to obtain the desired weight percentage concentration for each element.The porous support was characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) through the analysis of surface and fracture, where it was observed the porous structure formed due to the use of particles of starch. The amount, morphology and spatial distribution of elements, were analyzed by Energy Dispe...

Ethanol internal steam reforming in intermediate temperature solid oxide fuel cell

“…This problem can be overcome either by adding water, which will help reforming the ethanol into H 2 , CO and CH 4 that in turn can be directly converted in the SOFC or by developing new anode materials, inactive towards C-deposition [4][5][6][7][8][9][10].…”

Development of Fe–Ni/YSZ–GDC electrocatalysts for application as SOFC anodes: XRD and TPR characterization and evaluation in the ethanol steam reforming reaction

“…Therefore, hydrogen production and distribution add additional levels of complexity to the overall system. However, oxidation of ethanol and hydrocarbons directly on SOFC anodes has been experimentally demonstrated by a number of authors [6][7][8][9][10]. It is well known that Ni-YSZ cermet anodes of SOFC have excellent catalytic properties and stability for H 2 oxidation in SOFC operation conditions [11,12].…”

“…However, as Ni is also a good catalyst for hydrocarbon cracking reaction, the use of ethanol or hydrocarbon fuels in a SOFC with a Ni-based anode results in very fast carbon deposition, with irreversible cell degradation [13][14][15][16]. Therefore, the development of an anode material for SOFCs that operates on ethanol or hydrocarbons at lower carbon to water ratios is widely recognized to be an important technical objective [3,7,8,17,18].…”

Control Strategy for Balance of Plant in Solid Oxide Fuel Cell

“…Também em função das altas temperaturas de operação, a PaCOS oferece a oportunidade de reforma interna ou oxidação direta do combustível utilizado [14,15,16], e assim, permitindo a utilização de diversos combustíveis, como etanol, gás natural, propano, metanol, gasolina, diesel, entre outros [17], evitando uma dispendiosa reforma externa e simplificando o armazenamento de combustível, com isso, gerando altas perspectivas de pesquisa para uso dessa tecnologia em aplicações estacionárias e móveis, considerando as conhecidas dificuldades associadas ao armazenamento de hidrogênio [18,19,20].…”