Synthesis of PdRu/C electrocatalysts prepared with sodium borohydride reduction method for ethanol and glycerol electrooxidation in alkaline media

Os eletrocatalisadores de PdRu/C foram sintetizados pelo método de redução via borohidreto de sódio com uma carga metálica de 20% em massa suportados em carbono Vulcan XC-72 em diferentes proporções mássicas. Os eletrocatalisadores obtidos neste trabalho foram caracterizados por espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDX), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), espectroscopia na região do infravermelho (ATR-FTIR), voltametria cíclica e cronoamperometria. Também se aplicou a experimentos em uma célula a combustível de etanol e glicerol direto (DEFC e DGFC). A caracterização por EDX permitiu obter informações a respeito da composição atômica do material em estudo. Espectros de DRX para todos os eletrocatalisadores de PdRu/C indicaram um deslocamento do pico do Pd(fcc) relativo ao plano (220) para maiores valores de 2θ. Histogramas gerados pela contagem das nanopartículas obtidas por MET para PdRu/C mostraram nanopartículas homogêneas e distribuídas sobre o suporte com tamanhos entre 2,9 a 6,5 nm. Os resultados de XPS revelaram diferentes estados de oxidação (Ru0 e RuO2) nos quais favorecem as oxidações das espécies intermediárias adsorvidas, por meio do mecanismo bifuncional. O eletrocatalisador PdRu/C (90:10) demonstrou-se ter o melhor desempenho para oxidação eletrocatalítica do etanol e glicerol observado pelas análises de voltametria linear e cronoamperometria, entretanto, nos ensaios em célula a combustível de álcool direto (DEFC e DGFC) o eletrocatalisador PdRu/C (70:30) exibiu o maior valor de densidade de potência em comparação aos demais eletrocatalisadores tanto para eletro-oxidação do etanol quanto a do glicerol em meio alcalino.The PdRu/C electrocatalysts were synthesized by the sodium borohydride reduction method, with 20% of the metallic load. The metal nanoparticles were supported on Carbo Vulcan XC-72, loading to different Pd:Ru mass proportions. The electrocatalysts obtained in this work were characterized by X-ray dispersive energy spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (DRX), transmission electron microscopy (TEM), X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier- transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), cyclic voltammetry and chronoamperometry. It also applied to direct-ethanol and glycerol fuel cells (DEFC and DGFC). The characterization by EDX allowed us to obtain information about the respect of the atomic composition of the material under study. XRD spectra for all PdRu / C electrocatalysts indicate a shift from the Pd peak (fcc) relative to the plane (220) to higher 2θ values. Histograms achieved by counting nanoparticles recorded by TEM for PdRu/C showing homogeneous nanoparticles and distributed on the support with sizes between 2.9 and 6.5 nm. The XPS results revealed different oxidation states (Ru0 and RuO2) in which they favor oxidation of adsorbed intermediate species, through the bifunctional mechanism. The PdRu/C electrocatalyst (90:10) demonstrated the best performance for the electrocatalytic oxidation of ethanol and glycerol, observing the analyzes of linear voltammetry and chronoamperometry, however, in the tests using direct-ethanol and glycerol fuel (DEFC and DGFC) PdRu/C (70:30) electrocatalyst exhibited the highest power density value compared to other electrocatalysts