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Título: Filtro eletroquímico para remoção de monóxido de carbono de gás de reforma
Autor(es): Oliveira, Michele Maria de
Orientador(es): Pinheiro, Alexei Lorenzetti Novaes
Palavras-chave: Eletroquímica
Monóxido de carbono
Rutênio
Electrochemistry
Carbon monoxide
Ruthenium
Data do documento: 8-Jul-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Referência: OLIVEIRA, Michele Maria de. Filtro eletroquímico para remoção de monóxido de carbono de gás de reforma. 2019. 62 f Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2019.
Resumo: Fontes alternativas de energia estão sendo amplamente estudadas para substituição de combustíveis fósseis, dentre as quais se destaca o hidrogênio oriundo da reforma de biocombustíveis para utilização em células a combustível (CC), uma fonte limpa e renovável. Entretanto, o gás obtido da reforma contém alguns compostos que são prejudiciais às CC, principalmente o monóxido de carbono, que envenena os eletrocatalisadores utilizados nessas células, causando diminuição da eficiência da CC. O presente estudo objetiva o desenvolvimento de um filtro baseado em processos eletroquímicos (FE) para remoção de CO do gás de reforma. Foram realizados experimentos eletroquímicos para verificar a viabilidade de utilização de nanopartículas (NP) de Ru como eletrocatalisador no FE, tendo como critério sua seletividade à oxidação de CO em relação à oxidação de H2. Os eletrocatalisadores avaliados consistiram de NP de Ru depositadas sobre substratos de carbono de alta área superficial (Ru/C) e titânio poroso sinterizado (Ru/Ti). Os eletrocatalisadores de Ru/C se mostraram muito ativos para a eletrooxidação de H2 em toda faixa de potencial, sem apresentar a inibição na região de altos potenciais típicas do Ru maciço, torno-os pouco seletivos para oxidação preferencial de CO. Os eletrocatalisadores de Ru/Ti também mostram elevada atividade para eletrooxidação de H2, porém com inibição na região de altos potenciais onde o CO é oxidado. Entretanto, os efeitos combinados da inibição por formação de óxido de Ru e por adsorção de CO não foram suficientes para que o eletrocatalisador apresentasse seletividade adequada para utilização do FE. De fato, o eletrocatalisador de NP de Ru mostrou elevada tolerância a CO em sua atividade para a eletrooxidação de H2, que o inviabiliza para utilização em FE, porém esta característica pode ser explorada em outros sistemas aplicados onde a tolerância a CO é desejável.
Abstract: Alternative energy power are the subject of intensive research concerning the replacement of traditional fossil fuels. Hydrogen from reforming of biofuels for use in fuel cell systems (FC) is amongst the most promising candidate as a clean and renewable source. However, the gas from the reform process comprises harmful compounds to the efficient FC operation, mainly carbon monoxide, which strongly poisons the electrocatalysts used in the FC. The present work aims to develop a filter based on electrochemical processes (EF) for the removal of CO from the reformate gas. Electrochemical experiments were conducted to evaluate the performance of ruthenium nanoparticles as the electrocatalyst in the EF anode, on the basis of their selectivity towards the electrooxidation of CO over the H2 electrooxidation. The catalysts used in this study consisted of Ru NP dispersed on high surface area carbon (Ru/C) and sintered porous titanium (Ru/Ti) substrates. The Ru/C electrocatalysts were found to be very active towards the H2 electrooxidation in the whole potential range, and no inhibition at high potentials were observed as in the typical case of bulk Ru. This renders the Ru/C catalysts little selective towards CO oxidation. The Ru/Ti electrocatalysts also displayed high catalytic activity towards H2 electrooxidation, however, the inhibition at high potentials were CO is oxidized was observed in this case. Nevertheless, the combined inhibitory effects of the Ru oxide formation and the CO adsorption was not enough to enhance the selectivity of the electrocatalyst so it can be efficiently used in the EF. Indeed, the Ru NP electrocatalyst showed a remarkable CO tolerance in its activity towards H2 electrooxidation, hindering it from being used in CO filter applications, but making it eligible for applications where CO tolerance is a desired feature.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12443
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