Estudo da reação de redução de oxigênio em meio alcalino sobre diversos substratos eletródicos, na presença e na ausência de zincato
| Ano de defesa: | 2000 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-11082025-153317/ |
Resumo: | A reação de redução de oxigênio foi estudada em meio alcalino, na ausência e na presença de zincato como contaminante, sobre eletrodos de platina lisa, carbono vítreo, prata lisa, platina dispersa em carbono e dióxido de manganês disperso em carbono. Os eletrodos de trabalho lisos foram preparados na forma de eletrodos de disco rotatório, enquanto os eletrodos dispersos foram preparados na forma de eletrodos rotatórios de camada fina porosa. A técnica de voltametria cíclica foi utilizada para caracterização superficial dos eletrodos e para avaliação da área ativa dos eletrodos de Pt. As curvas de polarização para a reação de redução de oxigênio foram obtidas com a técnica de eletrodo de disco rotatório, sendo analisadas com base nas equações convencionais de eletrodo de disco rotatório para os eletrodos lisos, e por meio da aplicação do modelo teórico de aglomerado inundado/filme fino para os eletrodos de camada fina porosa. Verificou-se que, sobre eletrodos de Pt lisa, a presença de zincato exerce forte influência sobre a cinética de redução de oxigênio, promovendo a mudança de um mecanismo direto via 4 elétrons para o mecanismo peróxido (2 elétrons). Sobre carbono vítreo, a redução de oxigênio ocorre via mecanismo peróxido, sem que alterações no comportamento eletroquímico fossem observadas na presença de zincato. Os eletrodos de prata apresentaram bom desempenho catalítico para a redução de oxigênio e maior tolerância ao zincato, mantendo o mecanismo direto envolvendo 4 elétrons. Nos eletrodos porosos de Pt, ao contrário dos lisos, não foram observadas alterações significativas no comportamento cinético da reação de redução de oxigênio na presença de zincato, fato atribuído à adsorção do contaminante pelo carbono presente como substrato. Os eletrodos de dióxido de manganês disperso em carbono apresentaram desempenho catalítico satisfatório para a reação de redução de oxigênio, bem como boa tolerância à contaminação por zincato. Em ambos os eletrodos contendo carbono, há predominância do mecanismo peróxido, exceto no caso do catalisador com alto teor de Pt, no qual aumenta a participação do mecanismo direto. |
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Estudo da reação de redução de oxigênio em meio alcalino sobre diversos substratos eletródicos, na presença e na ausência de zincatoStudy of the oxygen reduction reaction in alkaline medium on different electrode substrates in the presence and absence of zincatealkaline mediumelectrode substratesmeio alcalinooxygen reduction reaction (ORR)reação de redução de oxigêniosubstratos eletródicoszincatezincatoA reação de redução de oxigênio foi estudada em meio alcalino, na ausência e na presença de zincato como contaminante, sobre eletrodos de platina lisa, carbono vítreo, prata lisa, platina dispersa em carbono e dióxido de manganês disperso em carbono. Os eletrodos de trabalho lisos foram preparados na forma de eletrodos de disco rotatório, enquanto os eletrodos dispersos foram preparados na forma de eletrodos rotatórios de camada fina porosa. A técnica de voltametria cíclica foi utilizada para caracterização superficial dos eletrodos e para avaliação da área ativa dos eletrodos de Pt. As curvas de polarização para a reação de redução de oxigênio foram obtidas com a técnica de eletrodo de disco rotatório, sendo analisadas com base nas equações convencionais de eletrodo de disco rotatório para os eletrodos lisos, e por meio da aplicação do modelo teórico de aglomerado inundado/filme fino para os eletrodos de camada fina porosa. Verificou-se que, sobre eletrodos de Pt lisa, a presença de zincato exerce forte influência sobre a cinética de redução de oxigênio, promovendo a mudança de um mecanismo direto via 4 elétrons para o mecanismo peróxido (2 elétrons). Sobre carbono vítreo, a redução de oxigênio ocorre via mecanismo peróxido, sem que alterações no comportamento eletroquímico fossem observadas na presença de zincato. Os eletrodos de prata apresentaram bom desempenho catalítico para a redução de oxigênio e maior tolerância ao zincato, mantendo o mecanismo direto envolvendo 4 elétrons. Nos eletrodos porosos de Pt, ao contrário dos lisos, não foram observadas alterações significativas no comportamento cinético da reação de redução de oxigênio na presença de zincato, fato atribuído à adsorção do contaminante pelo carbono presente como substrato. Os eletrodos de dióxido de manganês disperso em carbono apresentaram desempenho catalítico satisfatório para a reação de redução de oxigênio, bem como boa tolerância à contaminação por zincato. Em ambos os eletrodos contendo carbono, há predominância do mecanismo peróxido, exceto no caso do catalisador com alto teor de Pt, no qual aumenta a participação do mecanismo direto.The oxygen reduction reaction was studied in alkaline solutions, both in the absence and in the presence of zincate as a contaminant, on smooth platinum, vitreous carbon, silver, and on platinum and manganese dioxide dispersed on carbon. The smooth working electrodes were prepared as rotating disk electrodes, while the dispersed materials were prepared as thin porous coating rotating disk electrodes. Cyclic voltammetry was used to characterize the electrode surface and to evaluate the active area of Pt. Polarization curves for the oxygen reduction reaction were obtained using the rotating disk electrode technique and analyzed based on the conventional equations for smooth electrodes, as well as through the application of the flooded-agglomerate/thin-film model for thin porous coating layers. It was found that zincate causes a modification in the oxygen reduction reaction mechanism on platinum, changing from a direct 4-electron pathway to a peroxide pathway involving 2 electrons. On vitreous carbon, the reaction proceeds via the peroxide mechanism, with no change observed in the presence of zincate. Silver electrodes showed good catalytic performance for oxygen reduction and greater tolerance to zincate than platinum, maintaining the direct 4-electron pathway. Porous platinum-on-carbon electrodes displayed a different behavior compared to smooth platinum electrodes: zincate did not change the oxygen reduction mechanism, which was attributed to adsorption of the contaminant by the carbon substrate. Manganese dioxide dispersed on carbon exhibited satisfactory catalytic performance for oxygen reduction and good tolerance to zincate contamination. In both carbon-containing electrodes, the peroxide mechanism predominated, except for the catalyst with a high platinum content, in which case the contribution of the direct pathway was increased.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPTicianelli, Edson AntonioCalegaro, Marcelo Luiz2000-09-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-11082025-153317/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-08-12T13:31:02Zoai:teses.usp.br:tde-11082025-153317Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-08-12T13:31:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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A reação de redução de oxigênio foi estudada em meio alcalino, na ausência e na presença de zincato como contaminante, sobre eletrodos de platina lisa, carbono vítreo, prata lisa, platina dispersa em carbono e dióxido de manganês disperso em carbono. Os eletrodos de trabalho lisos foram preparados na forma de eletrodos de disco rotatório, enquanto os eletrodos dispersos foram preparados na forma de eletrodos rotatórios de camada fina porosa. A técnica de voltametria cíclica foi utilizada para caracterização superficial dos eletrodos e para avaliação da área ativa dos eletrodos de Pt. As curvas de polarização para a reação de redução de oxigênio foram obtidas com a técnica de eletrodo de disco rotatório, sendo analisadas com base nas equações convencionais de eletrodo de disco rotatório para os eletrodos lisos, e por meio da aplicação do modelo teórico de aglomerado inundado/filme fino para os eletrodos de camada fina porosa. Verificou-se que, sobre eletrodos de Pt lisa, a presença de zincato exerce forte influência sobre a cinética de redução de oxigênio, promovendo a mudança de um mecanismo direto via 4 elétrons para o mecanismo peróxido (2 elétrons). Sobre carbono vítreo, a redução de oxigênio ocorre via mecanismo peróxido, sem que alterações no comportamento eletroquímico fossem observadas na presença de zincato. Os eletrodos de prata apresentaram bom desempenho catalítico para a redução de oxigênio e maior tolerância ao zincato, mantendo o mecanismo direto envolvendo 4 elétrons. Nos eletrodos porosos de Pt, ao contrário dos lisos, não foram observadas alterações significativas no comportamento cinético da reação de redução de oxigênio na presença de zincato, fato atribuído à adsorção do contaminante pelo carbono presente como substrato. Os eletrodos de dióxido de manganês disperso em carbono apresentaram desempenho catalítico satisfatório para a reação de redução de oxigênio, bem como boa tolerância à contaminação por zincato. Em ambos os eletrodos contendo carbono, há predominância do mecanismo peróxido, exceto no caso do catalisador com alto teor de Pt, no qual aumenta a participação do mecanismo direto. |
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