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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.59.2008.tde-04062009-111045
Documento
Autor
Nome completo
Liliane Aparecida de Carvalho
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2008
Orientador
Banca examinadora
Andrade, Adalgisa Rodrigues de (Presidente)
Angelo, Antonio Carlos Dias
Huguenin, Fritz Cavalcante
Olivi, Paulo
Souza, Ernesto Chaves Pereira de
Título em português
Aplicação da teoria ac de eletrodos porosos na investigação da cinética de dispositivos eletrocatalíticos
Palavras-chave em português
eletrocatálise
Etanol
Impedância
Resumo em português
Este trabalho consiste em utilizar a técnica de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) na investigação da cinética de diferentes materiais eletrocatalíticos. O modelo de eletrodos porosos se apresenta como uma forma bastante promissora no tratamento das respostas em freqüência dos ADEs. Uma vez estabelecida a aplicação do modelo, pode-se chegar à obtenção de informações cinéticas importantes durante a análise de vários fatores que ocorrem no sistema em questão, sendo possível então, confirmar resultados obtidos por outras técnicas. Foram investigados eletrodos do tipo ADEs de composição Ti/Ru0,3Ti(0,7-x)SnxO2 (x = 0; 0,3 e 0,7), investigando o efeito da eletrodeposição de Pt na superfície do ADE de Ti/Ru0,3Ti0,7O2, a fim de comparar os resultados obtidos por EIE (ac) com o estudo cinético realizado por curvas de polarização de Tafel (dc) em meio ácido. Além destes realizou-se a investigação dos ânodos, aplicáveis a células a combustível de etanol (DEFCs), de composição: Ti/Pt, Ti/Pt:Ru (80:20), Ti/Pt:Sn (80:20) e Ti/Pt:Ru:Sn (80:10:10) em meio ácido e também de etanol, utilizando-se a EIE como elemento de diagnóstico da atividade da composição do ânodo. Os resultados de EIE confirmam que, o aumento da concentração de SnO2 na composição dos ADEs, favorece a formação de oxigênio, como o apresentado na literatura, por outras técnicas eletroquímicas. A linha de transmissão de um canal apresentou valores satisfatórios dos seus elementos, coerentes com os valores apresentados na literatura, quanto utilizada a técnica da EIE. Foi observado também que adição de Pt na composição do ADE Ti/Ru0,3Ti0,7O2 melhorou a eficiência do material, apresentando menores valores de resistência à transferência de carga, A resistência de transferência de carga (Rtc) diminui à medida que se aumenta o potencial, no sentido da RDO. Analisando-se aos valores de potencial em função das curvas de polarização de Tafel e EIE, pode-se concluir então que existe um relação entre o comportamento ac e dc do sistema. Nos estudos de materiais aplicados a DEFCs, confirmam os resultados que a introdução de Sn melhora a atividade para a oxidação do etanol. A composição Ti/Pt:Sn(80:20) apresentou os melhores resultados nos testes de EIE, obtendo-se valores menores de resistência a transferência de carga, concordando com os resultados obtidos no estudo de célula a combustível.
Título em inglês
Application of ac theory for porous electrode in the investigation in the kinetics of electrocatalytic devises
Palavras-chave em inglês
eletrocatalysis
Ethanol
Impedance
Resumo em inglês
This work consists in using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) in the research of various electrocatalytic materials. The porous electrode model is a very promising approach to treat the frequency responses of Dimensionally Stable Anodes (DSA®). Once the application of the model is established, it is possible to obtain important kinetic information while various factors occurring in the system are analyzed. This allows confirmation results obtained by other techniques. Electrodes of the DSA® type with composition Ti/Ru 0,3Ti(0,7-x)SnxO2 (x=0; 0,3 e 0,7) were investigated. In order to compare the results obtained for DSA® Ti/Ru 0,3Ti0,7O2 electrodes by EIS (ac) with the kinetic studies by Tafel (dc) polarization curves performed in acid environment. Additionally, an investigation of the anodes, applicable to Direct Oxidation of Ethanol Fuel Cells (DEFCs), with composition Ti/Pt, Ti/Pt:Ru (80:20), Ti/Pt:Sn (80:20) and Ti/Pt:Ru:Sn (80:10:10) in acid environment and also in ethanol was carried out, using EIS as a diagnosis element for the activity of the anode composition. The EIS results confirmed that increasing concentration of SnO2 in the DSA® composition enhances oxygen formation, as reported in the literature, for other electrochemical techniques. The EIS technique revealed that the transmission line of one canal provided satisfactory data for its elements, in agreement with literature data. Pt addition to the DSA® Ti/Ru 0,3Ti0,7O2 improved the material efficiency, giving smaller resistance values for charge transfer. The resistance of the charge transfer (Rtc) lowered with increasing potential, in the direction of RDO. Analysing the potential values as a function of the Tafel polarization curves and EIS, it is possible to conclude that there is a relationship between the ac and dc behaviors of the system. In the studies of materials applicable to DEFCs it was confirmed that Sn improves the activity for ethanol oxidation. The composition Ti/Pt:Sn (80:20) led to the best results in EIS tests, revealing lower resistance values in the charge transfer, in agreement with results obtained in the study of fuel cells.
 
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Tese_Liliane.PDF (7.01 Mbytes)
Data de Publicação
2009-07-14
 
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