Desenvolvimento, caracterização eletroquímica e estudocinético-mecanístico da reação de desprendimento de hidrogênio sobre eletrodos de Ni-Zn e Ni-CO-Zn

• Ano de defesa: 1993
• Autor(a) principal: Giz, Martha Janete de
• 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: cinética eletroquímica; electrochemical kinetics; eletrodos de Ni-Co-Zn; eletrodos de Ni-Zn; estudo mecanístico; hydrogen evolution reaction (HER); mechanistic study; Ni-Co-Zn electrodes; Ni-Zn electrodes; reação de desprendimento de hidrogênio (RDH)
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/54/54133/tde-28072025-170102/

Este trabalho descreve a preparação, teste e caracterização eletroquímica de dois novos materiais catódicos para a eletrólise da água em meio alcalino. As ligas Ni-Zn e Ni-Co-Zn foram eletrodepositadas sobre substratos de aço-doce, Esses materiais foram submetidos a diferentes tratamentos a fim de obter-se eletrodos com boa estabilidade operacional e atividade eletrocatalítica em altas densidades de corrente, em KOH 28% 79ºC. As causas da elevada atividade apresentada pelos eletrodos foram estudadas por técnicas eletroquímicas complementadas por microscopia eletrônica de varredura. Em particular foram feitos estudos potenciodinâmicos das transformações da superfície bem como curvas de polarização de estado estacionário. Com base nestes estudos foi apontada a grande área efetiva como uma das responsáveis pela elevada atividade, embora tenham sido encontradas evidências de um verdadeiro efeito eletrocatalítico, principalmente através da dependência do grau de recobrimento de hidrogênio atômico adsorvido com o potencial e pelos baixos valores de energia de ativação, particularmente para a liga Ni-Co-Z. O estudo mecanístico da reação de desprendimento de hidrogênio, foi realizado através de medidas de impedância faradaica a diferentes temperaturas entre 0 e 80ºC. Os espectros de impedância foram quantitativamente simulados através do ajuste manual das constantes de velocidade, carga máxima para o recobrimento e coeficiente de transferência . A formulação mecanística obtida por este método envolve uma reação de descarga (reação de Volmer) seguida por uma etapa de dessorção eletroquímica (reação de Heyrovsky), para todas as diferentes temperaturas. A análise cinética, ademais, permite determinar a energia de ativação para a etapa determinante da velocidade, bem como a dependênica do recobrimento para as espécies Hads com o sobrepotencial.