Desenvolvimento, aplicação e estudo de envelhecimento de nanocompósitos de grafeno com nanopartículas de níquel/cobalto para uso em células a combustível.

Abstract

As células a combustível têm se destacado como alternativa promissora para a geração de energia limpa e eficiente, uma vez que convertem energia química em elétrica com menor impacto ambiental. Nesse contexto, o glicerol surge como combustível de interesse por ser abundante, de baixo custo e proveniente da produção de biodiesel, possibilitando sua utilização em células a combustível de álcool direto. O principal desafio, no entanto, é a obtenção de catalisadores eficientes e acessíveis, capazes de promover a oxidação do glicerol em meio alcalino. Catalisadores à base de níquel e cobalto, suportados em óxido de grafeno reduzido (rGO), apresentam grande potencial devido à atividade eletrocatalítica, estabilidade e menor custo em comparação a metais nobres. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar nanocompósitos de níquel e cobalto suportados em grafeno, sintetizados pelo método poliol com o auxílio do polímero PVP como estabilizante, e investigar sua atuação na reação de eletro-oxidação do glicerol, bem como os efeitos do envelhecimento dos materiais. As caracterizações por análise termogravimétrica (TGA) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) confirmaram a formação de nanopartículas metálicas bem distribuídas sobre o suporte, com dimensões nanométricas e estrutura porosa favorável. As análises eletroquímicas, realizadas por voltametria cíclica (CV) e cronoamperometria (CA), demonstraram que os nanocompósitos contendo níquel e cobalto apresentaram melhor desempenho em relação ao níquel isolado, destacando-se a proporção Ni:Co de 1:1, que exibiu maior área eletroativa e estabilidade ao longo de 100 ciclos de oxidação. A presença do PVP favoreceu a durabilidade do material, sendo confirmada pela manutenção da atividade catalítica após 120 dias de envelhecimento. Os resultados obtidos evidenciam o potencial do glicerol como combustível alternativo e comprovam que os nanocompósitos rGONiCo-1:1/PVP sintetizados são promissores eletrocatalisadores para células a combustível, contribuindo para o avanço de soluções energéticas mais sustentáveis.