Estudo eletroquímico da Reação de Redução de Oxigênio (ORR) em eletrodos de Ti modificados com Pd em solução ácida diluída
DOI:
https://doi.org/10.33414/rtyc.44.65-78.2022Palavras-chave:
titânio, paládio, eletrodeposição, reação de redução de oxigênioResumo
A redução eletrocatalítica de oxigênio (ORR) é de suma importância no funcionamento de uma célula a combustível do tipo PEM. Atualmente, a busca por materiais que substituam a platina é um objeto de estudo relevante. O titânio (Ti) é considerado um metal de válvula devido às suas características semicondutoras, ou seja, não permite a passagem de corrente nos dois sentidos devido ao óxido formado espontaneamente (TiO2). Se esta camada for formada potenciodinamicamente, ela aumenta suas características semicondutoras, resultando em um composto útil em eletrocatálise. O paládio (Pd) possui características eletroquímicas semelhantes à platina (Pt), mas seu custo é menor. Portanto, o objetivo desta pesquisa foi determinar como os eletrodepósitos de Pd influenciam a RRO, em diferentes momentos, nos eletrodos de TiO2. Nas condições experimentais estudadas, o sistema manteve-se estável, sendo observada uma tendência a melhorar a cinética da RRO nos eletrodos de Ti com eletrodeposição de Pd. À medida que o tempo de eletrodeposição aumentou, o potencial no qual a RRO inicia também aumentou.
Downloads
Referências
Acuña, Francisco y Muñoz, Ventura (2001). Celdas de combustible. Una alternativa amigable con el medio ambiente para la generación de potencia y su impacto en el desarrollo sostenible de Colombia en el siglo XXI. Ingeniería y Desarrollo, (10),94-104. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=85201008.
Adzic R., in: Lipkowski J., Ross P.N. (Eds.). (1998) Electrocatalysis, Wiley–WCH, New York, 1998, p. 197.
Álvarez, AE y Salinas, DR (2005). Nanocristales de paladio depositados electroquímicamente sobre carbono vítreo. En 2º Congreso Mercosur de Ingeniería Química 4º Congreso Mercosur de Ingeniería de Sistemas de Procesos. Río de Janeiro, Brasil.
Bewer, G., Debrodt, H. y Herbst, H. (1982). Titanio para procesos electroquímicos. JOM, 34 (1), 37-41.
Brandt, ES (1983). Electroquímica de oxígeno y peróxido de hidrógeno en plata policristalina limpia y cubierta de haluros. Revista de Química Electroanalítica y Electroquímica Interfacial, 150 (1-2), 97-109.
Burke, L. D., & Casey, J. K. (1993). An examination of the electrochemical behavior of palladium electrodes in acid. Journal of the Electrochemical Society, 140(5), 1284.
Canción, C. y Zhang, J. (2008). Reacción electrocatalítica de reducción de oxígeno. En electrocatalizadores de pilas de combustible PEM y capas catalíticas (págs. 89-134). Springer, Londres.
Clavilier, J., Armand, D., Sun, SG y Petit, M. (1986). Comportamiento de adsorción electroquímica de superficies escalonadas de platino en soluciones de ácido sulfúrico. Revista de química electroanalítica y electroquímica interfacial, 205 (1-2), 267-277.
Díaz, E. N., Filippín, F. A., Fuentes, A. S., & Fasoli, H. J. (2021, April). Reacción de reducción de oxígeno en superficie de Au sobre ti con óxido formado potenciodinámicamente antes y después del depósito de Au. In Anales (Asociación Física Argentina) (Vol. 32, No. 1, pp. 7-14). Asociación Física Argentina.
Diculescu, VC, Chiorcea-Paquim, AM, Corduneanu, O. y Oliveira-Brett, AM (2007). Nanopartículas de paladio y nanohilos depositados electroquímicamente: AFM y caracterización electroquímica. Revista de electroquímica de estado sólido, 11 (7), 887-898.
Filippín, FA, Pérez, OL, Teijelo, ML, Bonetto, RD, Trincavelli, J., & Avalle, LB (2014). Determinación del espesor del óxido de titanio electroquímico (Ti/TiO2) formado en soluciones de HClO4. Electrochimica Acta, 129, 266-275.
Flores, E. (1995). Voltametría cíclica: la espectroscopía electroquímica. Parte I. Revista de Química, 9(2), 165-172.
Gimeno, Y., Hernández Creus, A., Carro, P., González, S., Salvarezza, RC, & Arvia, AJ (2002). Formación electroquímica de islas de paladio en HOPG: cinética, morfología y mecanismos de crecimiento. La Revista de Química Física B, 106 (16), 4232-4244.
Goswami, C., Hazarika, KK y Bharali, P. (2018). Nanocatalizadores de óxidos de metales de transición para la reacción de reducción de oxígeno. Ciencia de materiales para tecnologías energéticas, 1 (2), 117-128.
Harja, MARIA, Sescu, AM, Favier, LIDIA, & Lutic, DOINA (2020). Dopaje de dióxido de titanio con paladio para mejorar la descontaminación fotocatalítica y la mineralización de un contaminante refractario del agua. Revista de Chimie-Bucarest-Edición original, 71 (7), 145-152.
Katz, E., Willner, I. y Wang, J. (2004). Sistemas electroanalíticos y bioelectroanalíticos basados en nanopartículas metálicas y semiconductoras. Electroanálisis: una revista internacional dedicada a los aspectos fundamentales y prácticos del electroanálisis, 16 (1-2), 19-44.
Kawde, AN y Wang, J. (2004). Transducción eléctrica amplificada de hibridación de ADN basada en perlas poliméricas cargadas con múltiples etiquetas de nanopartículas de oro. Electroanálisis: una revista internacional dedicada a los aspectos fundamentales y prácticos del electroanálisis, 16 (1‐2), 101-107.
Kinoshita K. (1992). Electrochemical Oxygen Technology, Wiley, New York.
Kohli, P., Wirtz, M., & Martin, C. R. (2004). Nanotube membrane based biosensors. Electroanalysis: An International Journal Devoted to Fundamental and Practical Aspects of Electroanalysis, 16(1‐2), 9-18.
Kuzume A., Herrero E., Feliu J.M. (2007) J. Electroanal. Chem. 599 333.
Liu, H., Favier, F., Ng, K., Zach, MP y Penner, RM (2001). Electrodeposición selectiva por tamaño de partículas metálicas de mesoescala: un método general. Electrochimica Acta, 47 (5), 671-677.
Lopez, M. y. O. (2009). Electrocatalizadores bimetálicos base Pt y Pd para la reacción de reducción de oxígeno en medio ácido.
Maciá M.D., Campina J.M., Herrero E., Feliu J.M. (2004). J. Electroanal. Chem. 564 141.
Markovic N.M., Ross P.N. (1999), in: A. Wieckowski (Ed.), Interfacial Electrochemistry, Marcel Dekker, New York, p 821–841.
Markovic N.M., Ross P.N. (2002) Estudios de ciencia de superficie de electrocatalizadores de pila de combustible modelo. Surf. Sci. Rep. 45 p 117-229 https://doi.org/10.1016/S0167-5729(01)00022-X
Minx, JC, Lamb, WF, Callaghan, MW, Fuss, S., Hilaire, J., Creutzig, F., ... & Dominguez, MDMZ (2018). Emisiones negativas—Parte 1: Panorama de investigación y síntesis. Cartas de investigación ambiental, 13 (6), 063001.
Murphy, C. J., Sau, T. K., Gole, A. M., Orendorff, C. J., & Gao, J. (2005). Gou, L.; Hunyadi, SE; Li, T. J. Phys. Chem. B, 109, 13857.
Neergat, M., Gunasekar, V. y Rahul, R. (2011). Electrocatalizadores de Pd-Fe con soporte de carbono para la reacción de reducción de oxígeno (ORR) y su tolerancia al metanol. Revista de Química Electroanalítica, 658 (1-2), 25-32.
Paunovic, M. y Schlesinger, M. (2006). Fundamentos de la deposición electroquímica. John Wiley e hijos.
Penner, RM (2002). Partículas metálicas mesoscópicas y alambres por electrodeposición. La Revista de Química Física B, 106 (13), 3339-3353.
Penner, RM (2002). Partículas metálicas mesoscópicas y alambres por electrodeposición. La Revista de Química Física B, 106 (13), 3339-3353.
Raj, CR, Okajima, T. y Ohsaka, T. (2003). Matrices de nanopartículas de oro para la detección voltamperométrica de dopamina. Revista de Química Electroanalítica, 543 (2), 127-133.
Ross, P. N., Lipkowski, J., & John Wiley & Sons. (1998). Electrocatalysis. New York [etc.: Wiley-VCH.
Sahoo, S., Satpati, AK y Reddy, AVR (2015). Electrodo de pasta de carbono modificado con nanocompuesto Bi-Au electrodepositado para la determinación simultánea de cobre y mercurio. Avances RSC, 5 (33), 25794-25800.
Shmychkova, OB, Girenko, DV, Knysh, VA y Velichenko, AB (2021). CARACTERÍSTICAS ELECTROQUÍMICAS DE LOS ELECTRODOS Ti/Pt Y Ti/Pt-Pd. Diario de Química y Tecnologías , 29 (3), 370-379.
Tarasevich M.R., Sadkowski A., Yeager E. (1983). Comprehensive Treatise in Electrochemistry, Plenum Press, New York, 1983, p. 301 (Chapter 6).
Walter, EC, Murray, BJ, Favier, F., Kaltenpoth, G., Grunze, M. y Penner, RM (2002). Nanoalambres de metales nobles y acuñados por decoración electroquímica de bordes escalonados. La Revista de Química Física B, 106 (44), 11407-11411.
Welch, C. M., & Compton, R. G. (2006). The use of nanoparticles in electroanalysis: a review. Analytical and bioanalytical chemistry, 384(3), 601-619.
Willner B, Katz E, Willner I (2006) Curr Opin Biotech DOI 10.1016/j.copbio.2006.10.008.
Wroblowa H., Pan Y. C. y Razumney G. (1976). «Electroreduction of oxygen: A new mechanistic criterion», Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry, vol. 69, nº 2, p. 195 – 201.
Wroblowa H.S., Pan Y.C., Razumney G. (1976). J. Electroanal. Chem. 69 195.
Xie, X., Nie, Y., Chen, S., Ding, W., Qi, X., Li, L., & Wei, Z. (2015). A catalyst superior to carbon-supported-platinum for promotion of the oxygen reduction reaction: reduced-polyoxometalate supported palladium. Journal of Materials Chemistry A, 3(26), 13962-13969.
Yeager, E. (1984). Electrocatalizadores para reducción de O2. Electrochimica Acta, 29 (11), 1527-1537.
Zejnilović, R., Pješčić, M., Šljukić, M. y Despić, AR (1984). Reacción de oxígeno sobre titanio catalizada por oro, platino y paladio. Revista de electroquímica aplicada, 14 (4), 481-488.
Lohrengel, MM (1993). Capas delgadas de óxido anódico sobre aluminio y otros metales de válvulas: régimen de campo alto. Ciencia e ingeniería de materiales: R: Informes , 11 (6), 243-294.
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Ernesto Schlittler, Francisco Ángel Filippín, Eliseo Narciso Díaz
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
