Desenvolvimento de catalisadores a base de Mn:Ag para eletroxidação do glicerol e produção de gás hidrogênio

Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2018.O glicerol, obtido a partir da produção de biodiesel, se apresenta como um subproduto em excesso no mercado, demandando maiores vias de tratamento e utilização. Isto se deve ao limitado volume que é absorvido pelas indústrias que convencionalmente o utilizavam como matéria-prima. Dentro das possíveis saídas para o aproveitamento do glicerol, na busca por um panorama energético mais sustentável, encontra-se seu emprego como fonte de energia já que não é tóxico, possui um alto ponto de ebulição e uma densidade energética elevada. No desenhado novo cenário energético, existe a necessidade pelo desenvolvimento de vetores energéticos que consigam atuar como “armazéns de energia”. Uma das opções é o hidrogênio, gás limpo de cuja combustão apenas se obtém água. Uma das rotas para a produção de hidrogênio são os processos de eletrólise da água, porém essa técnica é limitada em razão do elevado custo energético associado à necessidade de elevadas tensões de célula para transformar a água em hidrogênio. Para contornar essa dificuldade, é proposta a eletrólise dos álcoois, também conhecida como reforma eletroquímica. Este processo apresenta potenciais de oxidação muito inferiores aos correspondentes à água, em especial o uso do glicerol por mérito dos bons resultados desse álcool em células combustíveis. Para uso em reformadores eletroquímicos, neste trabalho foram sintetizados eletrocatalisadores Au3Ag/C, Pd3Ag/C e Pt3Ag/C, para testar as propriedades promotoras que a Ag apresenta sobre os principais metais nobres usados na eletroxidação do glicerol em meio alcalino. Todos os materiais foram sintetizados com uma composição aproximada de 80% de carbono como material suporte para 20% de carga metálica. Os resultados dos ensaios em células de vidro de três eletrodos e em célula unitária demonstraram que o Au3Ag/C foi o eletrocatalisador com maior potencial para a oxidação do glicerol. A presença de dois metais diferentes promove uma melhor oxidação do glicerol sem alterar o mecanismo de eletroxidação.Glycerol, obtained from biodiesel production, appears as an excess by-product in the market, demanding for other treatment and utilization routes. This is due to the limited volume absorbed by the conventional industries that use it as raw matter. Within the possible alternatives for glycerol valorization, in the search for a more sustainable energy scenario, glycerol can be used as a energy source as it is innocuous, non-volatile and it possesses a high energy density. In the proposed new energy scenario, there exists the necessity for the development of energy vector that act as energy carriers. One of the options is hydrogen, a clean gas whose combustion just produces water. Hydrogen can be produced from water electrolysis. Nevertheless, the process is very costly due to the requirements of high cell voltages in order to transform water in hydrogen. In order to overcome this difficulty, alcohol electrolysis (also name electrochemical reforming) has been proposed. This process possesses oxidation overpotential much lower than water oxidation, especially in the case of glycerol because of the good results of the Direct Glycerol Fuel Cells. For application in electrochemical reformers, this work proposes the synthesis of Au3Ag/C, Pd3Ag/C e Pt3Ag/C, in order to test the promoting properties that Ag exerts on the main noble metals used in the alkaline glycerol electrochemical oxidation. All the materials were prepared with an approximate metallic loading of 20%. The results of the three-electrode glass cell and the single cell demonstrated that Au3Ag/C was the best material for glycerol electroxidation. Furthermore, it can be stated that the presence of the Ag as auxiliary metal promotes the glycerol electroxidation reaction