{"id":18382,"date":"2017-06-07T17:15:44","date_gmt":"2017-06-07T17:15:44","guid":{"rendered":"https:\/\/cnpem.staging.wpengine.com\/?p=18382"},"modified":"2022-01-21T15:44:58","modified_gmt":"2022-01-21T18:44:58","slug":"efeitos-eletronicos-na-oxidacao-do-etanol","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/efeitos-eletronicos-na-oxidacao-do-etanol\/","title":{"rendered":"Efeitos eletr\u00f4nicos na oxida\u00e7\u00e3o do etanol"},"content":{"rendered":"
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Resultados s\u00e3o importantes para a fabrica\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas a combust\u00edvel a etanol direto<\/em><\/p>\n<\/div>\n

Em motores \u00e0 combust\u00e3o interna, diversas subst\u00e2ncias t\u00f3xicas \u2013 como CO, NO2<\/sub>\u00a0<\/strong>\u2013 s\u00e3o produzidas devido \u00e0 quebra incompleta dos combust\u00edveis. Ao diminuir a energia de ativa\u00e7\u00e3o necess\u00e1ria para que a combust\u00e3o completa aconte\u00e7a, catalisadores auxiliam na quebra desses produtos em gases menos t\u00f3xicos \u2013 como g\u00e1s carb\u00f4nico (CO2<\/sub><\/strong>), metano (C<\/span>H4<\/sub><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/strong>).<\/p>\n

Ainda assim,\u00a0CO<\/b>2\u00a0<\/b><\/sub>e\u00a0<\/span>C<\/span>H4<\/sub><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/strong>\u00a0produzidos principalmente por a\u00e7\u00e3o humana s\u00e3o atualmente considerados os respons\u00e1veis pela eleva\u00e7\u00e3o na temperatura m\u00e9dia do planeta, que leva \u00e0 intensifica\u00e7\u00e3o de epis\u00f3dios clim\u00e1ticos extremos. Dessa forma, tem se intensificado a busca por fontes de energia mais eficientes que possam reduzir significativamente ou mesmo anular a emiss\u00e3o desses gases.<\/p>\n

Uma das alternativas aos motores a combust\u00e3o s\u00e3o as chamadas c\u00e9lulas a combust\u00edvel que transformam energia qu\u00edmica em el\u00e9trica de maneira semelhante a pilhas e baterias, mas com subst\u00e2ncias reagentes armazenadas externamente e continuamente fornecidas e consumidas.<\/p>\n

O g\u00e1s hidrog\u00eanio (H2<\/sub><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/strong>) \u00e9 considerado o melhor combust\u00edvel para essas c\u00e9lulas j\u00e1 que sua oxida\u00e7\u00e3o tem como produto final apenas vapor de \u00e1gua. No entanto, a distribui\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio para utiliza\u00e7\u00e3o em ve\u00edculos apresenta seus pr\u00f3prios desafios tecnol\u00f3gicos.<\/p>\n

Para evitar algumas destas dificuldades, outras subst\u00e2ncias podem ser utilizadas como combust\u00edvel para as c\u00e9lulas tanto indiretamente \u2013 como fonte para extra\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio (por processos chamados coletivamente de reforma) \u2013 como diretamente. Em especial, o uso de biocombust\u00edveis, como o Etanol, em c\u00e9lulas a combust\u00edvel permite o aproveitamento de toda a infraestrutura de abastecimento j\u00e1 estabelecida para motores a combust\u00e3o. Esta alternativa demanda, no entanto, o desenvolvimento de catalisadores substancialmente mais eficientes que os atualmente dispon\u00edveis para a rea\u00e7\u00e3o de oxida\u00e7\u00e3o do etanol.<\/p>\n

A rea\u00e7\u00e3o de oxida\u00e7\u00e3o de etanol envolve passos reacionais paralelos em que predominam produtos da rea\u00e7\u00e3o incompleta, ao inv\u00e9s da forma\u00e7\u00e3o de CO2<\/sub><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/strong>\u00a0e \u00e1gua apenas. Para que a rea\u00e7\u00e3o se inicie, o etanol deve se adsorver, isto \u00e9, aderir \u00e0 superf\u00edcie do catalisador, e para que a oxida\u00e7\u00e3o seja completa, as mol\u00e9culas intermedi\u00e1rias devem tamb\u00e9m permanecer aderidas ao catalisador para serem oxidadas. Por sua vez, a adsor\u00e7\u00e3o de determinada mol\u00e9cula depende de sua intera\u00e7\u00e3o com os el\u00e9trons de orbitais mais externos do catalisador. Mudan\u00e7as na ocupa\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nica do orbital alteram a energia de adsor\u00e7\u00e3o e podem favorecer rea\u00e7\u00f5es intermedi\u00e1rias que levam \u00e0 rea\u00e7\u00e3o completa e seus produtos.<\/p>\n

Dessa forma, pesquisadores do Instituto de Qu\u00edmica da UNESP de Araraquara utilizaram as depend\u00eancias do Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS) para investigar a rea\u00e7\u00e3o de oxida\u00e7\u00e3o de etanol catalisada por nanopart\u00edculas de pal\u00e1dio (Pd) suportadas em h\u00edbridos de carbono-\u00f3xido com \u00f3xido de estanho-antim\u00f4nio (ATO) para utiliza\u00e7\u00e3o nas chamadas c\u00e9lulas a combust\u00edvel a etanol direto.<\/p>\n

Os catalisadores foram preparados contendo nanopart\u00edculas de pal\u00e1dio id\u00eanticas e em iguais quantidades, mas com diferentes quantidades de ATO. \u00a0O grupo estudou a atividade catal\u00edtica na oxida\u00e7\u00e3o do etanol e verificou o aumento da atividade com o aumento da quantidade de ATO no suporte. J\u00e1 an\u00e1lises espectrosc\u00f3picas mostraram uma maior produ\u00e7\u00e3o de CO2<\/sub><\/span><\/span><\/span><\/span><\/span><\/strong>, o que evidenciou a ocorr\u00eancia de mudan\u00e7as nas energias de adsor\u00e7\u00e3o que favoreceram a rea\u00e7\u00e3o completa.<\/p>\n

Devido \u00e0 forma como os catalisadores foram preparados, as mudan\u00e7as na atividade devem estar associadas com as diferen\u00e7as na composi\u00e7\u00e3o dos suportes. Assim, as propriedades eletr\u00f4nicas das diferentes prepara\u00e7\u00f5es de catalisadores foram estudadas na Linha de Luz SXS do LNLS e foi observado o aumento na ocupa\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nica da banda 4d do pal\u00e1dio com o aumento da quantidade de ATO no suporte, revelando a transfer\u00eancia de el\u00e9trons do suporte para as nanopart\u00edculas de pal\u00e1dio. Segundo os pesquisadores, os resultados evidenciam pela primeira vez a forte correla\u00e7\u00e3o entre as propriedades eletr\u00f4nicas das nanopart\u00edculas de pal\u00e1dio e sua atividade na oxida\u00e7\u00e3o de etanol.<\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0Gabriel M. Alvarenga, Ir\u00e3 B. Coutinho Gallo, Hebe M. Villullas, Enhancement of ethanol oxidation on Pd nanoparticles supported on carbon-antimony tin oxide hybrids unveils the relevance of electronic effects, Journal of Catalysis, Volume 348, April 2017, Pages 1-8. DOI: 10.1016\/j.jcat.2017.02.002.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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