Ni/Carbon Hybrid Prepared by Hydrothermal Carbonization and Thermal Treatment as Support for PtRu Nanoparticles for Direct Methanol Fuel Cell

Tusi, Marcelo Marques; Brandalise, Michele; Polanco, Nataly Soares de Oliveira; Corrêa, Olandir Vercíno; Silva, Antonio Carlos da; Villalba, Juan Carlo; Anaissi, Fauze Jacó; Neto, Almir Oliveira; Spinacé, Estevam V.

doi:10.1016/j.jmst.2013.05.004

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“…Os híbridos Ni/Carbono, com carga metálica nominal de 10% em massa, foram preparados pelo método da carbonização hidrotérmica à 200 ºC usando glicose (Aldrich), amido (Aldrich) ou celulose (Aldrich) como fontes de carbono, NiCl 2 .6H 2 O (Aldrich) como fonte de metal e catalisador do processo de carbonização e brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) como formador de poros [17][18][19]. Uma solução aquosa da fonte de carbono foi misturada com uma quantidade adequada do sal de níquel e de CTAB.…”

Section: Síntese Dos Híbridos Ni/carbonounclassified

Influência da fonte de carbono nas propriedades de híbridos Ni/Carbono preparados por carbonização hidrotérmica e tratamento térmico e utilizados como suportes para eletrocatalisadores PtRu/C

et al. 2020

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RESUMO Neste trabalho, híbridos Ni/Carbono foram preparados em duas etapas (carbonização hidrotérmica e tratamento térmico a 900 °C sob argônio) a partir de diferentes fontes de carbono: glicose, amido e celulose. Eletrocatalisadores PtRu/C foram preparados pelo método da redução por álcool utilizando os híbridos como suportes. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia por energia dispersiva de raios-X (EDX), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), isotermas de B.E.T., difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e voltametria cíclica em meio ácido. A eletro-oxidação do metanol foi estudada por cronoamperometria. O eletrocatalisador PtRu/C preparado utilizando o híbrido sintetizado a partir da celulose apresentou uma eletroatividade levemente superior aos demais materiais obtidos.

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Section: Síntese Dos Híbridos Ni/carbonounclassified

Influência da fonte de carbono nas propriedades de híbridos Ni/Carbono preparados por carbonização hidrotérmica e tratamento térmico e utilizados como suportes para eletrocatalisadores PtRu/C

et al. 2020

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“…The first problem can be tackled by the development of improved membrane separators between the anode and cathode departments (Yong et al, 2009; Brouzgou et al, 2012) as well as the search for methanol-tolerant cathodes (Antolini et al, 2008); the second problem has prompted decades of electrochemical research (both theoretical and experimental) into modified Pt-based catalysts that are CO-tolerant (Petry et al, 1965; Beden et al, 1981; Shibata and Motoo, 1986, 1987; Hamnett and Kennedy, 1988; Ishikawa et al, 2004; Demirci, 2007). Both binary (Page et al, 2000; Park et al, 2002; Zhang et al, 2004; Koffi et al, 2005; Martz et al, 2005; Salgado et al, 2005, 2006; Yang et al, 2005; Antolini et al, 2006a; Royochowdhury et al, 2006; Stassi et al, 2006; Yuan et al, 2006; Kristian and Wang, 2008) and ternary (Lima et al, 2001; Lamy et al, 2002; Cooper and McGinn, 2006; Liu et al, 2006; Wang et al, 2006; Antolini, 2007; Zhang et al, 2007; Huang et al, 2009; Kim et al, 2012; Poh et al, 2012; Zhang and McGinn, 2012; Lee et al, 2013; Li et al, 2013; Tusi et al, 2013) Pt-based systems have been tested, with Ru being accepted almost universally as the second metal, mainly due to its ability to form surface oxides and hydroxides that can oxidize and remove the CO intermediate. As far as the third metal is concerned, a variety of other candidates have been tested (usually transition metals) (Lima et al, 2001; Lamy et al, 2002; Cooper and McGinn, 2006; Antolini, 2007; Zhang and McGinn, 2012).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…At the same time, although Pt-Ru-Ni ternary systems have also been tried in methanol oxidation (Liu et al, 2006; Wang et al, 2006; Zhang et al, 2007; Lee et al, 2013; Li et al, 2013; Tusi et al, 2013), these were prepared by co-reduction methods. The feasibility of preparing Ru(Ni) layers has also been proven, but the material was tested in the hydrogen evolution reaction (Bianchi et al, 2005).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Ternary Pt-Ru-Ni catalytic layers for methanol electrooxidation prepared by electrodeposition and galvanic replacement

Papaderakis

Pliatsikas²,

Prochaska

et al. 2014

Front. Chem.

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Ternary Pt-Ru-Ni deposits on glassy carbon substrates, Pt-Ru(Ni)/GC, have been formed by initial electrodeposition of Ni layers onto glassy carbon electrodes, followed by their partial exchange for Pt and Ru, upon their immersion into equimolar solutions containing complex ions of the precious metals. The overall morphology and composition of the deposits has been studied by SEM microscopy and EDS spectroscopy. Continuous but nodular films have been confirmed, with a Pt ÷ Ru ÷ Ni % bulk atomic composition ratio of 37 ÷ 12 ÷ 51 (and for binary Pt-Ni control systems of 47 ÷ 53). Fine topographical details as well as film thickness have been directly recorded using AFM microscopy. The composition of the outer layers as well as the interactions of the three metals present have been studied by XPS spectroscopy and a Pt ÷ Ru ÷ Ni % surface atomic composition ratio of 61 ÷ 12 ÷ 27 (and for binary Pt-Ni control systems of 85 ÷ 15) has been found, indicating the enrichment of the outer layers in Pt; a shift of the Pt binding energy peaks to higher values was only observed in the presence of Ru and points to an electronic effect of Ru on Pt. The surface electrochemistry of the thus prepared Pt-Ru(Ni)/GC and Pt(Ni)/GC electrodes in deaerated acid solutions (studied by cyclic voltammetry) proves the existence of a shell consisting exclusively of Pt-Ru or Pt. The activity of the Pt-Ru(Ni) deposits toward methanol oxidation (studied by slow potential sweep voltammetry) is higher from that of the Pt(Ni) deposit and of pure Pt; this enhancement is attributed both to the well-known Ru synergistic effect due to the presence of its oxides but also (based on the XPS findings) to a modification effect of Pt electronic properties.

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“…14). Os motivos para aplicação da redução sucessiva foram os mesmos citados anteriormente [145]. Para fins comparativos, o suporte associado ao eletrocatalisador PtRu/C de maior atividade foi escolhido para a preparação de um eletrocatalisador PtRu/C por co-redução.…”

Section: Estudo Do Tempo De Sínteseunclassified

“…Os procedimentos adotados neste estudo foram os mesmos descritos no estudo anterior. [145], trabalhando com um híbrido Ni/Carbono preparado a base glicose, percebeu-se que a co-deposição de platina rutênio não era o método ideal, pois apresentava uma atividade catalítica inferior ao eletrocatalisador preparado por redução sucessiva. As explicações para esse resultado foram especificadas anteriormente no texto, onde se justifica a escolha pelo método de deposição sucessiva de platina e rutênio.…”

Section: Estudo Do Tempo De Sínteseunclassified

Preparação de híbridos metal/carbono por carbonização hidrotérmica para aplicação na oxidação eletroquímica de metanol

Tusi¹

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À Michele Brandalise (Negra). Talvez nenhuma palavra seja suficiente para agradecer a ajuda e o companheirismo que essa pessoa dedica à mim nos últimos anos. Ela vibra com minhas conquistas e, acima de tudo, é a pessoa em que posso me apoiar quando as coisas não vão bem ou quando fracasso. Ela me ajuda, me dá carinho e agüenta minhas manias. Ao IPEN pela infra-estrutura e auxílios financeiros e aos funcionários da CPG pelo auxílio/suporte em assuntos burocráticos relacionados ao doutorado. Ni / Carbon as support was more active than those prepared using commercial carbon Vulcan XC72, considered as a reference. Nesse contexto, surgem como promissoras fontes de energia as células a combustível [9] definidas como dispositivos eletroquímicos que convertem diretamente a energia química contida nas ligações químicas de um combustível em energia elétrica. Esses dispositivos [10][11][12] são muito atrativos como fonte de energia para aplicações portáteis, móveis e estacionárias, pois possuem como características a alta confiabilidade e eficiência, baixa geração de ruídos, baixa ou nenhuma emissão de poluentes. Dentre os diversos tipos de células a combustível, a mais promissora para uso em eletrotração e geradores estacionários é a célula com eletrólito polimérico (PEMFC -Proton Exchange Membrane Fuel Cell), pois são robustas e de fácil acionamento e desligamento [11][12][13].As células que utilizam uma membrana de intercâmbio de prótons como eletrólito consistem de um ânodo, onde o combustível é oxidado e um cátodo, onde o oxigênio, geralmente do ambiente, é reduzido. A circulação dos elétrons pelo circuito externo produz trabalho elétrico [10].A obtenção de hidrogênio é feita a partir da reforma a vapor de hidrocarbonetos ou pela eletrólise da água. O hidrogênio obtido pela eletrólise da água possui uma alta pureza, entretanto apresenta um custo relativamente maior do hidrogênio obtido pela reforma gasosa. Por outro lado, o hidrogênio obtido pela reforma gasosa apresenta um teor considerável de impurezas, contendo, aproximadamente, 6% de monóxido de carbono (CO) [10,14].

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Ni/Carbon Hybrid Prepared by Hydrothermal Carbonization and Thermal Treatment as Support for PtRu Nanoparticles for Direct Methanol Fuel Cell

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Influência da fonte de carbono nas propriedades de híbridos Ni/Carbono preparados por carbonização hidrotérmica e tratamento térmico e utilizados como suportes para eletrocatalisadores PtRu/C

Influência da fonte de carbono nas propriedades de híbridos Ni/Carbono preparados por carbonização hidrotérmica e tratamento térmico e utilizados como suportes para eletrocatalisadores PtRu/C

Ternary Pt-Ru-Ni catalytic layers for methanol electrooxidation prepared by electrodeposition and galvanic replacement

Preparação de híbridos metal/carbono por carbonização hidrotérmica para aplicação na oxidação eletroquímica de metanol

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