Estudo da reação de oxidação de glicerol numa célula a combustível de óxido sólido (SOFC) a base de CGO, utilizando um catalisador a base de Ni e Fe

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Barrientos, Wilner Valenzuela
• 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: células a combustível de óxido sólido; CGO; glicerol; glycerol; NiFe; solid oxide fuel cell
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-31052021-103118/

As células a combustível são sistemas com capacidade de converter energia química em energia elétrica. De todos os tipos de sistemas, as células a combustível de óxido sólido (SOFC) são sistemas que operam em altas temperaturas, sem a necessidade de usar metais nobres. Neste trabalho, para estudar o processo de oxidação eletroquímica do glicerol sobre Ni0,2Fe0,8 como catalisador, uma célula a combustível de óxido sólido suportada no ânodo foi montada usando o processo de prensagem direta, um processo simples e de baixo custo. A célula a combustível unitária consiste de um ânodo poroso composto por uma mistura de NiO e Ce0.8Gd0.2O1.95 (CGO), um eletrólito denso baseado em CGO e um cátodo poroso composto por uma mistura de La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3 (LSFCO) e CGO. Na superfície do ânodo poroso e com a ajuda de um aerógrafo, impregnou-se uma camada fina de uma mistura do catalisador e CGO, com o objetivo de estudar o efeito do catalisador sobre a reação anódica, tendo como combustível uma solução de água/glicerol (S/C = 2) que foi usada a um fluxo constante de 0,2 mL/h, e como oxidante, oxigênio do ambiente. A temperatura de operação variou-se entre 600 e 800 °C. Sob essas condições, amostras com os produtos de oxidação do glicerol foram coletadas na saída da célula a combustível e analisadas por um cromatógrafo de gases. Os principais produtos de reforma (célula a circuito aberto) e da oxidação do glicerol detectados foram hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), eteno (C2H4), etano (C2H6). Os resultados mostraram que a temperatura leva a duas tendências, com o aumento da temperatura de 600 para 800 °C: a seletividade para a produção de hidrogênio diminui, passando de um valor próximo aos 70 % para um valor de 60%, enquanto que para os demais produtos, suas seletividades foram favorecidas, passando de 5% para 8% em média. Também se observou que um sistema polarizado diminui a seletividade para a produção de hidrogênio, devido a sua oxidação no ânodo; enquanto isso, a seletividade do CO2 é favorecida, comparada com a obtida no potencial de circuito aberto, decorrente a oxidação direta do glicerol e do CO, CH4, C2H4 and C2H6, gerados no processo de reforma.