Foto-Eletrocatálise de Oxidação de Ácido Fórmico para a Produção de Hidrogênio (2021)
- Authors:
- USP affiliated author: MILANA, FELIPE TALARICO - EESC
- School: EESC
- Sigla do Departamento: SMM
- Subjects: ELETROCATÁLISE; FOTOCATÁLISE; ELETRODO
- Keywords: Foto-eletro oxidação; Ácido fórmico; Eletro-oxidação
- Language: Português
- Abstract: Foi realizada a investigação da atividade de eletrodos formados por filmes de WO3 em FTO, obtidos por eletrodeposição, para a foto-eletro-oxidação de ácido fórmico, bem como sua estabilidade temporal e a sua correlação com o método utilizado para a sua deposição. Também foi possível estudar os efeitos da proteção e eletrocatalítico com a deposição de TiO2 e MnO2 (foto-eletro-oxidação da água) respectivamente e, determinar as eficiências faradaicas para a produção de O2 e de CO2 nos eletrodos por meio de experimentos de Espectrometria de Massas Diferencial Eletroquímica (DEMS) on-line. Os resultados eletroquímicos mostraram que os eletrodos com o WO3 depositado por meio do método químico possuem uma maior foto-corrente em relação aos eletrodos de WO3 depositados por meio dos métodos de eletrodeposição. Entretanto, o método químico se mostrou irreprodutível durante os diversos testes laboratoriais e, portanto, o método de eletrodeposição de carga fixa é o melhor método para este trabalho, uma vez que é possível controlar a carga depositada no eletrodo, tornandoo reprodutível. Testes de estabilidade mostraram que, na eletro-oxidação de ácido fórmico, o foto-eletrodo de FTO com o filme de WO3 mantém a foto-corrente de forma constante por um período de 44 horas. A deposição de TiO2 na superfície dos eletrodos de WO3 resultou em um aumento na foto-corrente de oxidação, mas o método utilizado gerou camadas heterogêneas, com resultados não reprodutíveis. Os dados de DEMS mostraram eficiências faradaicas próximas de 87%, sendo, possivelmente, o restante atribuído à eletro-oxidação da água para H2O2 e à eletro-oxidação do ânion sulfato para persulfato. Na presença de HCOOH, a eficiência faradaica para O2 diminui para 5% e a eficiência para CO2 atinge 95%. Isso mostra alta seletividade do WO3 para a eletro-oxidação do orgânico em relação à água. O eletrodo de WO3 modificado com MnO2apresentou diminuição da foto-corrente em relação ao WO3 puro, devido ao bloqueio parcial da absorção de luz, e com eficiência faradaica para O2 ligeiramente inferior, 82%. Este valor foi menor do que a eficiência de MnO2 puro para O2 na eletro-oxidação da água (~100%). Isso foi associado com o alto valor de potencial resultante da banda de valência do WO3 sob iluminação (ca. 2,7 V vs. RHE), o que induz a eletrooxidação do MnO2 (Mn4+) com a formação de Mn7+, ao invés de eletro-oxidar a água e se reduzir para Mn2+ . Assim, parte da carga faradaica é relacionada com a eletro-oxidação de Mn4+ para Mn7+. Esse fato, por outro lado, abre a possibilidade do uso de foto-eletrodos WO3/MnO2 para a oxidação de moléculas combustíveis, como o metanol e o etanol, por meio das espécies Mn7+ foto-geradas, para a produção de hidrogênio no cátodo.
- Imprenta:
- Place of publication: São Carlos
- Date published: 2021
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ABNT
MILANA, Felipe Talarico. Foto-Eletrocatálise de Oxidação de Ácido Fórmico para a Produção de Hidrogênio. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2021. Disponível em: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/1bc4c22d-c1ca-4e3d-a27d-bf1dc153eb93/Milana_Felipe_tcc.pdf. Acesso em: 09 maio 2024. -
APA
Milana, F. T. (2021). Foto-Eletrocatálise de Oxidação de Ácido Fórmico para a Produção de Hidrogênio (Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/1bc4c22d-c1ca-4e3d-a27d-bf1dc153eb93/Milana_Felipe_tcc.pdf -
NLM
Milana FT. Foto-Eletrocatálise de Oxidação de Ácido Fórmico para a Produção de Hidrogênio [Internet]. 2021 ;[citado 2024 maio 09 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/1bc4c22d-c1ca-4e3d-a27d-bf1dc153eb93/Milana_Felipe_tcc.pdf -
Vancouver
Milana FT. Foto-Eletrocatálise de Oxidação de Ácido Fórmico para a Produção de Hidrogênio [Internet]. 2021 ;[citado 2024 maio 09 ] Available from: https://bdta.abcd.usp.br/directbitstream/1bc4c22d-c1ca-4e3d-a27d-bf1dc153eb93/Milana_Felipe_tcc.pdf
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