Recent advances in the development of direct alcohol fuel cells (DAFC)

Lamy, C.; Lima, A.; LeRhun, Véronique; Delime, Fabien; Coutanceau, Christophe; Léger, Jean‐Michel

doi:10.1016/s0378-7753(01)00954-5

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“…It has been reported [9,10,118] that ethanol gives similar performances to methanol at high operating temperatures with acidic membranes. A further point of interest is that Pt/Sn anode catalysts are more active than Pt/Ru in the case of direct fuelling with ethanol [119][120][121] in cells with acidic membranes.…”

Section: Feasibility Of Alternative Fuels Coupled With the Applicatiomentioning

confidence: 97%

“…Methanol is toxic, while alcohols such as ethanol are less so. The direct use of "higher" alcohols is of interest due to potentially higher energy densities and higher maximum thermodynamic efficiencies [9,10] ( Table 1). The use of ethanol would be especially attractive due to its availability from renewable sources such as the fermentation of sugar-containing raw materials (Brazil already distributes ethanol through the gas station network to fuel internal combustion powered cars); ethanol-based substances [117].…”

Section: Feasibility Of Alternative Fuels Coupled With the Applicatiomentioning

confidence: 99%

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Prospects for Alkaline Anion‐Exchange Membranes in Low Temperature Fuel Cells

Varcoe¹,

2005

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This article introduces the radical approach of applying alkaline anion-exchange membranes (AAEMs) to meet the current challenges with regards to direct methanol fuel cells (DMFCs).A review of the literature is presented with regards to the testing of fuel cells with alkaline membranes (fuelled with hydrogen or methanol) and also to candidate alkaline anionexchange membranes for such an application. A brief review of the directly related patent literature is also included. Current and future research challenges are identified along with potential strategies to overcome them. Finally, the advantages and challenges with the direct electrochemical oxidation of alternative fuels are discussed, along with how the application of alkaline membranes in such fuel cells may assist in improving performance and fuel efficiency. KeywordsLow temperature, Alkaline anion-exchange membrane, Direct methanol fuel cell, Polymer electrolyte fuel cell.

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Section: Feasibility Of Alternative Fuels Coupled With the Applicatiomentioning

confidence: 97%

Section: Feasibility Of Alternative Fuels Coupled With the Applicatiomentioning

confidence: 99%

Prospects for Alkaline Anion‐Exchange Membranes in Low Temperature Fuel Cells

Varcoe¹,

2005

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“…3 As células a combustível são dispositivos que transformam energia química em energia elétrica praticamente sem a emissão de poluentes a partir de um combustível, geralmente hidrogênio gasoso, o qual é oxidado no ânodo, enquanto que o oxigênio é reduzido no cátodo. 4 Outros combustíveis podem ser utilizados para serem oxidados na célula a combustível, 5 porém o hidrogênio é o único que fornece densidades de corrente de interesse prático. 6 Devido a sua pequena massa e sua alta entalpia de combustão, o hidrogênio fornece significativa densidade de energia por unidade de massa com uma eficiência de conversão de energia química em elétrica de aproximadamente 50%, podendo alcançar até 83%.…”

Section: Introductionunclassified

“…5,6 Com a finalidade de reduzir a quantidade de CO proveniente da reação de reforma, outra etapa pode ser adicionada ao processo, onde o CO é convertido a CO 2 através da reação de deslocamento gás-água (reação 2). Desta forma, aproveita-se o CO produzido durante a reforma para a produção de uma quantidade adicional de H 2 .…”

Section: Introductionunclassified

Efeito da adição de lantânio em catalisadores de Ni/ZrO2 aplicados na reação de reforma a vapor de etanol

Profeti¹,

Habitzheuter²,

Assaf³

2012

Quím. Nova

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Recebido em 11/5/11, aceito em 19/9/11; publicado na web em 6/12/11 EFFECTS OF ADDING LANTHANUM TO Ni/ZrO 2 CATALYSTS ON ETHANOL STEAM REFORMING. The catalytic performance of Ni/ZrO 2 catalysts loaded with different lanthanum content for steam reforming of ethanol was investigated. Catalysts were characterized by BET surface area, X-ray diffraction, UV-vis spectroscopy, temperature programmed reduction, and X-ray absorption fine structure techniques. Results showed that lanthanum addition led to an increase in the degree of reduction of both NiO and nickel surface species interacting with the support, due to the higher dispersion effect. The best catalytic performance at 450 o C was found for the Ni/12LZ catalyst, which exhibited an effluent gaseous mixture with the highest H 2 yield.Keywords: ethanol steam reforming; hydrogen; nickel catalysts. INTRODUÇÃOHá alguns anos vem ocorrendo um considerável crescimento na busca por fontes de produção de energia que utilizem combustíveis renováveis e que operem com emissão reduzida de poluentes.1 Tal interesse é justificado pela crescente preocupação com a degradação ambiental e com a necessidade de substituir os combustíveis provenientes de fontes não renováveis.2 Desta forma, a geração de energia elétrica utilizando células a combustível surge como uma promissora alternativa, tanto para a aplicação como fontes estacionárias (indús-trias, hospitais, residências, etc.) como fontes móveis (veículos).3 As células a combustível são dispositivos que transformam energia química em energia elétrica praticamente sem a emissão de poluentes a partir de um combustível, geralmente hidrogênio gasoso, o qual é oxidado no ânodo, enquanto que o oxigênio é reduzido no cátodo. 4 Outros combustíveis podem ser utilizados para serem oxidados na célula a combustível, 5 porém o hidrogênio é o único que fornece densidades de corrente de interesse prático.6 Devido a sua pequena massa e sua alta entalpia de combustão, o hidrogênio fornece significativa densidade de energia por unidade de massa com uma eficiência de conversão de energia química em elétrica de aproximadamente 50%, podendo alcançar até 83%. 7Apesar dos dados termodinâmicos e de eficiência serem favorá-veis, a viabilização destes dispositivos está limitada pelas condições de armazenamento e infraestrutura para distribuição e produção de hidrogênio. O armazenamento criogênico do hidrogênio líquido é um processo complexo, volumoso e de alto custo, além da perda por evaporação de 10-25% durante a recarga e, também, perda de 1-3% ao dia. O custo de liquefação é de aproximadamente 40% do valor energético deste combustível e não existe infraestrutura para a sua distribuição. 8Para contornar as limitações expostas acima, o hidrogênio pode ser produzido de maneira fácil e compacta através da transformação catalítica heterogênea (reforma) de hidrocarbonetos (metano) 1 ou, alternativamente, pela reforma de metanol, 1,9 etanol 10 ou glicerol. 11-14A reforma do combustível primário pode ocorrer tanto no próprio corpo da célula, desde que a mesm...

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“…In this context, the use of ethanol as fuel is promising because it is renewable, easy to store and handle, and contains high energy density (8 kW h kg -1 ), which makes it a good candidate to replace traditional oil fuels. 1 In recent years, Brazil has increased its production of ethanol, which has led to growing interest on the part of researches in using this fuel. 2 In this sense, research involving direct ethanol fuel cell (DEFC) is advantageous.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Development of plurimetallic electrocatalysts prepared by decomposition of polymeric precursors for EtOH/O2 fuel cell

Palma¹,

Almeida²,

Andrade³

2012

J. Braz. Chem. Soc.

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Este trabalho teve como objetivo desenvolver eletrocatalisadores plurimetálicos contendo Pt, Ru, Ni e Sn suportados em C pelo método de decomposição de precursores poliméricos (DPP), na razão metal:carbono de 40:60% em massa, para aplicação em célula a combustível de etanol direta (DEFC). As nanopartículas obtidas foram caracterizadas físico-quimicamente por difração de raios X (DRX) e energia dispersiva de raios X. Os resultados de DRX revelaram cristalitos com estrutura cúbica de face centrada da Pt com evidências de que os átomos de Ni, Ru e Sn foram incorporados à estrutura da Pt. A caracterização eletroquímica das nanopartículas foi realizada por voltametria cíclica e cronoamperometria em meio ácido (H 2 SO 4 0,05 mol L -1 ), na ausência e presença de etanol. A adição de Sn para os catalisadores PtRuNi/C deslocou significativamente o potencial de início de oxidação de etanol e CO para valores mais baixos, aumentando assim a atividade catalítica, especialmente para a composição Pt 64 Sn 15 Ru 13 Ni 8 /C. Eletrólises de solução de etanol em 0,4 V vs. ERH permitiram a determinação de acetaldeído e ácido acético como principais produtos da reação. A presença de Ru nas ligas favoreceu a formação de ácido acético como produto principal da oxidação do etanol. O catalisador Pt 64 Sn 15 Ru 13 Ni 8 /C exibiu o melhor desempenho para DEFC.This work aimed to develop plurimetallic electrocatalysts composed of Pt, Ru, Ni, and Sn supported on C by decomposition of polymeric precursors (DPP), at a constant metal:carbon ratio of 40:60 wt.%, for application in direct ethanol fuel cell (DEFC). The obtained nanoparticles were physico-chemically characterized by X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). XRD results revealed a face-centered cubic crystalline Pt with evidence that Ni, Ru, and Sn atoms were incorporated into the Pt structure. Electrochemical characterization of the nanoparticles was accomplished by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) in slightly acidic medium (0.05 mol L -1 H 2 SO 4 ), in the absence and presence of ethanol. Addition of Sn to PtRuNi/C catalysts significantly shifted the ethanol and CO onset potentials toward lower values, thus increasing the catalytic activity, especially for the quaternary composition Pt 64 Sn 15 Ru 13 Ni 8 /C. Electrolysis of ethanol solutions at 0.4 V vs. RHE allowed determination of acetaldehyde and acetic acid as the main reaction products. The presence of Ru in alloys promoted formation of acetic acid as the main product of ethanol oxidation. The Pt 64 Sn 15 Ru 13 Ni 8 /C catalyst displayed the best performance for DEFC. Keywords: DEFC, ethanol, decomposition of polymeric precursor method (DPP), metallic catalyst IntroductionThe development of clean technologies for power generation with renewable fuels is required if we are to overcome the increase in environmental problems. In this context, the use of ethanol as fuel is promising because it is renewable, easy to store and handle, and contains high energy density (8 kW h kg -1 ),...

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Recent advances in the development of direct alcohol fuel cells (DAFC)

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Prospects for Alkaline Anion‐Exchange Membranes in Low Temperature Fuel Cells

Prospects for Alkaline Anion‐Exchange Membranes in Low Temperature Fuel Cells

Efeito da adição de lantânio em catalisadores de Ni/ZrO2 aplicados na reação de reforma a vapor de etanol

Development of plurimetallic electrocatalysts prepared by decomposition of polymeric precursors for EtOH/O2 fuel cell

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