Estudo da reação de oxidação de etanol em um aço inoxidável rico em Ni em meio alcalino: efeito dos cátions e a resposta oscilatória

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Perroni, Paula Barione
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: aço inoxidável; cations; cátions; eletrodo de níquel; ethanol oxidation; nickel electrode; oscilações; oscillations; oxidação de etanol; stainless-steel
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-17072024-093035/

Muito tem aumentado o interesse em estudar catalisadores de metais não nobres para produção de energia. Essa urgência vem na necessidade de produzir energia limpa e acessível. Nesse cenário, eletrodos à base de níquel tem ganhado bastante destaque por seu potencial em produzir oxigênio a partir da reação de oxidação da água, e da oxidação de moléculas orgânicas, principalmente combinados a outros metais, como Fe, por conta do efeito sinergético. Aços inoxidáveis são conhecidos por serem ligas à base de Fe com alta resistência à corrosão. Alguns aços são ricos em Ni para aumentar a resistência térmica deles. Utilizando um aço inoxidável AISI310, rico em Ni, foi estudado a possibilidade de oxidar etanol. Voltametria cíclica mostra atividade do aço para oxidar etanol com sensibilidade às variações dos cátions do eletrólito devido à estrutura lamelar do óxido de Ni. A ordem de atividade da oxidação de etanol em aço segue: NaOH KOH > LiOH. A explicação das diferenças nas atividades vem através da compensação de cargas que ocorre pela inserção dos íons entre as camadas do óxido de Ni, que podem melhorar a condutividade do eletrodo. A análise comparativa com um eletrodo de Ni sugeriu um mecanismo de ROE semelhante para ambos os materiais. Observou-se também a ocorrência de oscilações de potencial durante a ROE, com um mecanismo preliminar sugerindo a conversão de NiOOH em Ni(OH)2. Em um eletrodo de Ni puro, a pureza do eletrólito teve um impacto significativo nas respostas eletroquímicas, influenciando a atividade para ROE e a dinâmica das oscilações de potencial. Embora o perfil das voltametrias cíclicas não tenha sido afetado pela pureza do eletrólito, observou-se uma sensibilidade significativa do sistema em regime oscilatório, mesmo diante de uma contaminação mínima de ferro no eletrólito, o que alterou a dinâmica das oscilações. Esses resultados destacam a importância das oscilações no estudo mecanístico das reações eletroquímicas.