Catalisadores de PtxCuy/C submetidos a tratamento ácido para remoção superficial do cobre e sua aplicação em eletroreformadores de etanol de membrana polimérica de alta temperatura visando a produção mais eficiente de hidrogênio

Abstract

A aplicação de materiais bimetálicos baseados em Pt com um segundo metal mais lábil (Cu), submetidos a tratamento ácido para remoção superficial deste último, tem se apresentado como uma promissória alternativa para produzir H2 a partir do eletro reforma de etanol, em uma célula eletrolítica de membrana polimérica (polibencimidazol impregnado com H3PO4) de alta temperatura (150 °C), através do incremento da seletividade de CO2 dentro dos produtos de oxidação do etanol. Para isto, neste trabalho de mestrado, tem sido preparados materiais PtxCuy/C com diferentes frações intermetálicas (originalmente 3:1, 1:1, 1:3), submetidos a tratamento com ácido nítrico para remoção (lixiviação) superficial do cobre através do ataque ácido. Como resultado, as partículas nanométricas metálicas (como atestam as imagens de microscopia eletrônica) parecem formar arranjos de estrutura quase-casca-núcleo, com uma superfície muito enriquecida em Pt e um núcleo constituído pela liga PtCu, tal como atestam os resultados de difratometria de raios-X e a espectroscopia de fotoemissão de raios-X. Em seguida, os materiais foram testados eletroquimicamente, destacando-se a exposição de uma maior área eletroquimicamente ativa quanto maior é a fração de Cu original no material, além da forma equivalente dos stripping de CO comparados à Pt, ambos os fatos atribuídos à remoção quase completa do Cu e exposição de uma área maior de Pt na superfície. No caso da eletro-oxidação de etanol, observa-se uma melhora no desempenho em termos de alcançar correntes superiores nos materiais com uma maior proporção de Cu na formulação inicial do catalisador. Esta tendência se mimetiza nas medidas da célula de eletrólise, com o conseguinte aumento na produção de hidrogênio, o que acompanhado de uma maior seletividade na produção de CO2, propicia um cenário favorável para o uso deste tipo de materiais, especialmente a formulação com maior quantidade de cobre (PtCu3/C após tratamento químico). O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.