Investigação do mecanismo de eletro-oxidação do glicerol em nanopartículas metálicas

Resumo

A eletro-oxidação do glicerol pela via direta, formando CO2 e H2O, envolve a transferência de 14 elétrons por molécula. Isso tem despertado grande interesse para sua aplicação como combustível em conversores de energia, tais como células a combustível. Para a oxidação total, é necessário a quebra das ligações C-H e C-C e a formação da ligação CO-O. Em eletrólito ácido, em eletrocatalisadores de Pt, a reação segue vias paralelas formando, principalmente, ácido tartrônico, ácido glicólico, ácido glioxílico, ácido fórmico e dióxido de carbono. Em eletrólito alcalino, em eletrodo de Au tem-se dihidroxiacetona, ácido tartrônico, ácido mesoxálico, ácido glioxílico e dióxido de carbono. Para ambos os materiais eletródicos, Pt e Au, dióxido de carbono é detectado indicando a possível quebra da ligação C-C. Neste sentido, faz-se necessário avançar na compreensão do mecanismo de reação e o desenvolvimento de eletrocatalisadores que produzam a oxidação seletiva do glicerol a CO2. Dentre os materiais estudados para aumentar a eficiência da oxidação do glicerol em eletrólito ácido, nanopartículas bimetálicas formadas por Pt-Pd-Ru-Rh tem mostrado um favorecimento da oxidação do glicerol, no eletrólito alcalino, atividades catalíticas promissoras vem sendo observadas para Pd. Assim, este trabalho tem como objetivo avançar no conhecimento do mecanismo e no desenvolvimento de eletrocatalisadores mais ativos para a oxidação do glicerol. Os eletrocatalisadores serão formados por nanopartículas de Pt e Pd por diferentes nanoestruturas formadas pela combinação entre átomos de Rh e Pt, em eletrólito ácido e entre Pd, Pt e Au em eletrólito alcalino, todas suportadas sobre pó de carbono. As vias reacionais seguidas nas diferentes nanopartículas serão investigadas por FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) in situ e por DEMS (Differential Electrochemical Mass Spectrometry) on line e HPLC (High Performance Liquid Chromatography), associadas com técnicas eletroquímicas, como a voltametria cíclica e a cronoamperometria.