Preparo e caracterização de eletrocatalisadores de níquel para aplicação em células a combustível de glicerol direto

Abstract

Para que a aplicação das células a combustível utilizando glicerol seja viável, é necessário superar uma das suas barreiras principais, que é o uso de um catalisador com preço acessível. Esse material, além de possuir atividade catalítica frente a reações de oxidação de álcoois a temperatura ambiente, deve ser estável em meio alcalino. O níquel é um metal não nobre que apresenta tais propriedades desejadas, onde o uso dos nanotubos de carbono (CNTs) como suporte catalítico busca a melhora da performance do catalisador através do aumento da sua área superficial, permitindo uma maior acessibilidade dos reagentes aos seus sítios ativos, aumentando também a condutividade elétrica do catalisador e diminuindo a quantidade de metal necessária. Nesse trabalho foi realizada a síntese e caracterização de um catalisador à base de espécies de níquel suportadas em CNTs funcionalizado com nitrogênio e feitos estudos eletroquímicos em medidas de meia célula da oxidação do glicerol, utilizando como eletrólito o hidróxido de potássio. O material Ni/N-CNT foi preparado através do método poliol e caracterizado pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (FEG-SEM) e de transmissão (TEM), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), espectroscopia do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (XRD), análise termogravimétrica (TGA) e voltametria cíclica (CV). A partir dessas análises, foi possível verificar que a deposição do níquel nos CNTs foi feita com sucesso, indicando a presença de partículas de níquel com diâmetro de 200 nm. O estudo eletroquímico foi realizado utilizando voltametria cíclica utilizando como eletrodo de trabalho o substrato de vidro recoberto com ITO e o carbono vítreo (GCE). O estudo da concentração do glicerol, indicou que a solução de KOH 1,0 mol L-1 e glicerol 0,2 mol L-1 exibiu um maior desempenho eletroquímico. Embora as correntes anódicas resultantes foram semelhantes para os eletrodos de ITO e GCE, a quantidade de catalisador depositado sobre o eletrodo de carbono vítreo foi menor. Além disso, a resposta eletroquímica no GCE apresentou-se em potenciais menores e o filme depositado apresentou uma melhor aderência e estabilidade.