Otimização de anodos eletrocatalíticos para reforma interna de etanol em pilhas a combustível de óxido sólido
| dc.creator | Welerson de Jesus Lima | |
| dc.date.accessioned | 2025-08-29T18:03:16Z | |
| dc.date.accessioned | 2025-09-08T23:50:18Z | |
| dc.date.available | 2025-08-29T18:03:16Z | |
| dc.date.issued | 2025-05-30 | |
| dc.description.abstract | In this work, solid oxide fuel cells (SOFCs) with different supports (NiO/YSZ anode and YSZ electrolyte) were fabricated and evaluated using NiO and YSZ powders, and CGO/Co and LSCF pastes to optimize the electrolyte and electrode films. Aiming at the internal reforming of ethanol at the anode, a tungsten oxide (WO3) catalyst was tested in circular planar cells (50 mm in diameter, ~0.23 mm in thickness) consisting of a cathode layer, two electrolyte layers, and three anode layers (support, functional, and catalytic). The physicochemical characterization of the materials was performed by X-ray diffraction and scanning electron microscopy, and the electrochemical performance was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy and linear voltammetry at 740 °C. The complete cell with anode support and WO3 catalyst showed superior performance in the direct reforming of ethanol (33% v/v in water), demonstrating low polarization resistance (1.05 ohm.cm⁻²), current density of 0.66 A.cm⁻² and maximum power density of 258 mW.cm⁻². In comparison, the cell with anode support without catalyst, using hydrogen, exhibited polarization resistance of 1.389 ohm.cm⁻², current density of 0.287 A.cm⁻² and maximum power density of 135 mW.cm⁻². The electrolyte-supported cell, using ethanol as fuel and WO3 catalyst, showed a polarization resistance of 17.97 ohm.cm⁻², a current density of 0.29 A.cm⁻² and a maximum power density of 127 mW.cm⁻² at 740 °C. In contrast, the electrolyte-supported cell without catalyst, operating with hydrogen, demonstrated a polarization resistance of 7.22 ohm.cm⁻², a current density of 0.122 A.cm⁻² and a maximum power density of 58 mW.cm⁻². The results indicate good electrochemical performance and a promising catalytic activity of WO3 for direct reforming of ethanol. The performance can be improved by optimizing the film thickness and the tungsten concentration in the anode. | |
| dc.description.sponsorship | CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico | |
| dc.description.sponsorship | FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/1843/84726 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Minas Gerais | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ | |
| dc.subject | Físico-química | |
| dc.subject | Células à combustível | |
| dc.subject | Catalisadores | |
| dc.subject | Óxidos | |
| dc.subject | Tungstênio | |
| dc.subject | Microscopia eletrônica de varredura | |
| dc.subject | Eletroquímica | |
| dc.subject | Espectroscopia de impedância | |
| dc.subject | Voltametria | |
| dc.subject | Raios X – Difração | |
| dc.subject | Fluorescência de raio X | |
| dc.subject.other | PaCOS | |
| dc.subject.other | Anodo catalítico | |
| dc.subject.other | Catalisador | |
| dc.subject.other | Óxido de tungstênio | |
| dc.subject.other | Reforma do etanol | |
| dc.title | Otimização de anodos eletrocatalíticos para reforma interna de etanol em pilhas a combustível de óxido sólido | |
| dc.type | Tese de doutorado | |
| local.contributor.advisor-co1 | Nelcy Della Santina Mohallem | |
| local.contributor.advisor1 | Tulio Matencio | |
| local.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0675398539252938 | |
| local.contributor.referee1 | Rodrigo Lassarote Lavall | |
| local.contributor.referee1 | Vanessa de Freitas Cunha Lins | |
| local.contributor.referee1 | Vivian Vazquez Thyssen | |
| local.contributor.referee1 | Selma Aparecida Venâncio | |
| local.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/8674677734275674 | |
| local.description.resumo | Neste trabalho, foram fabricadas e avaliadas pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS) com diferentes suportes (anodo NiO/YSZ e eletrólito YSZ), utilizando pós de NiO e YSZ, e pastas de CGO/Co e LSCF para otimizar os filmes de eletrólito e eletrodo. Visando a reforma interna de etanol no anodo, um catalisador de óxido de tungstênio (WO3) foi testado em pilhas planas circulares (50 mm de diâmetro, ~0,23 mm de espessura) constituídas por uma camada catódica, duas camadas de eletrólito e três camadas anódicas (suporte, funcional e catalítica). A caracterização físico-química dos materiais foi realizada por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura, e o desempenho eletroquímico foi avaliado por espectroscopia de impedância eletroquímica e voltametria linear a 740 °C. A pilhas completa com anodo suporte e catalisador de WO3 apresentou desempenho superior na reforma direta de etanol (33% v/v em água), demonstrando baixa resistência de polarização (1,05 ohm.cm⁻²), densidade de corrente de 0,66 A.cm⁻² e densidade de potência máxima de 258 mW.cm⁻². Em comparação, a pilha com anodo suporte sem catalisador, utilizando hidrogênio, exibiu resistência de polarização de 1,389 ohm.cm⁻², densidade de corrente de 0,287 A.cm⁻² e densidade de potência máxima de 135 mW.cm⁻². A pilha com suporte de eletrólito, utilizando etanol como combustível e catalisador de WO3, apresentou resistência de polarização de 17,97 ohm.cm⁻², densidade de corrente de 0,29 A.cm⁻² e densidade de potência máxima de 127 mW.cm⁻² a 740 °C. Em contraste, a pilha com suporte de eletrólito sem catalisador, operando com hidrogênio, demonstrou resistência de polarização de 7,22 ohm.cm⁻², densidade de corrente de 0,122 A.cm⁻² e densidade de potência máxima de 58 mW.cm⁻². Os resultados apontam um bom desempenho eletroquímico e uma atividade catalítica promissora do WO3 para reforma direta do etanol. O desempenho poderá ser melhorado com a otimização da espessura dos filmes e da concentração de tungstênio no anodo. | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA | |
| local.publisher.initials | UFMG | |
| local.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química |
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