FERNANDO PIAZZOLLA

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    Artigo IPEN-doc 30271
    Catalisadores exsolvidos para conversão de etanol e metano em células a combustível
    2023 - PIAZZOLLA, FERNANDO; SIQUEIRA, TAMARA M.; FONSECA, FABIO C.
    Com a crescente preocupação em relação às emissões dos gases agravadores do efeito estufa, CH4 e CO2, a busca por fontes energéticas que sejam sustentáveis se torna uma prioridade. As células a combustível movidas a hidrogênio vêm ganhando força neste cenário, pois além de produzirem energia com baixo/nulo nível de CO e CO2, podem utilizar combustíveis, como o etanol, para geração de energia e gerar compostos de interesse comercial. Neste cenário é imprescindível a busca de materiais para a substituição dos anodos convencionais a base de níquel, os quais apresentam boa condutividade elétrica e atividade catalítica, porém são facilmente desativados pela deposição de carbono ao usar combustível contendo carbono. Entre diversos materiais propostos para essa função, o titanato de estrôncio apresenta boa condutividade, contudo, suas propriedades catalíticas podem ser otimizadas por meio do tratamento chamado exsolução, tendo como objetivo criar nanopartículas metálicas com alta interação com suporte, resistência a coalescência e ao envenenamento por coque, visando à reação de reforma a vapor do etanol e de conversão do metano.
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    Artigo IPEN-doc 30270
    Catalisadores núcleo-casca com Pt-Ni embebidos em CeO2 para reações de reforma a vapor do etanol
    2023 - MORAES, TAMARA S.; PIAZZOLLA, FERNANDO; FIGUEIREDO, STEFANY S.; PAULA, DRYADE de; FONSECA, FABIO C.; SPINACE, ESTEVAM V.
    Catalisadores núcleo-casca, baseados em nanopartículas de níquel e platina em nanoesferas de sílica e cercadas por céria, foram testados para a reação de reforma a vapor de etanol (H2O/etanol: 3/1) a 673 e 773 K. Foram sintetizados 3 catalisadores com diferentes teores em massa de Ni (5 e 10%) e Pt (1 e 2%). Para o catalisador contendo 1% de Pt e 10% de Ni (1Pt10Ni-CS), o aumento da temperatura de reação de 673 para 773 K, acarretou em um aumento da estabilidade do catalisador e da seletividade a H2, CO e CO2. Diminuindo o teor de Ni no catalisador e aumentando o teor de Pt (2Pt5Ni-CS) houve aumento da estabilidade do catalisador, com a conversão se mantendo em 100% durante 20 h de reação. A forte capacidade redox da céria, juntamente com a mudança na estrutura do catalisador devido à deposição de óxido de cério juntamente com as patículas de Ni e Pt sobre as partículas SiO2, levou a uma excelente atividade e estabilidade desse catalisador para reação de reforma a vapor do etanol.
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    Artigo IPEN-doc 30176
    Steam reforming catalytic layer on anode-supported and metal-supported solid oxide fuel cells for direct ethanol operation
    2023 - MACHADO, MARINA; TABUTI, F.; PIAZZOLLA, F.; MORAES, T.; ABE, R.; GUIMARAES, R.M.; MIURA, Y.; FUKUYAMA, Y.; FONSECA, F.C.
    A catalyst based on lanthanum chromite with exsolved metallic ruthenium nanoparticles (LaCrO3-Ru) was applied as a catalytic layer for internal ethanol steam reforming of anode-supported and metal-supported solid oxide fuel cells. The metal support exhibits limited catalytic properties for the ethanol steam reforming reaction. Thus, the LaCrO3-Ru catalysts were optimized for operating temperatures in the 600-700 °C range to promote stable ethanol reforming. The catalytic layer had no significant impact on the electrochemical properties of the fuel cell, and samples with and without the catalytic layer exhibited similar performance in hydrogen. Initial durability tests with LaCrO3-Ru layer have shown that the catalytic layer plays a crucial role in the stability of the metal-supported fuel cell under ethanol.
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    Resumo IPEN-doc 26115
    Development of ceria-based direct ethanol intermediate-temperature solid oxide fuel cell
    2018 - TABUTI, FRANCISCO N.; PEREIRA, VICTORIA B.; PIAZZOLLA, FERNANDO; FONSECA, FABIO C.
    Solid oxide fuel cells (SOFCs) have several advantages over traditional energygenerating devices. A key property is the possibility of using various fuels such as natural gas and ethanol, which are strategic for Brazil. This study addresses two aspects that need to be improved in SOFC: (a) the high operating temperature of the cell that brings several problems for assembly and operation of a power system, and (b) the deactivation of the cell due to the deposition of carbon on the surface of the nickel anode when the cell is fed with carbon-containing fuels. The properties of ceria-based/Ni cermets both as the anode material and as the catalytic layer for bio-ethanol fueled SOFC with yttria-stablilized zirconia electrolyte were investigated. Ceria-based/Ni cermets were studied as the catalytic layer deposited onto the standard yttria-stabilized zirconia/Ni anode for direct ethanol SOFCs. Properties of both Zr- and Nb-doped (10 mol%) ceria / Ni (15 vol%) cermets were investigated as the catalytic layer in direct ethanol SOFCs. Electrolyte-supported fuel cells with doped-ceria /Ni catalytic layer were tested for ~100 hours under (dry) ethanol. Fuel cells using the different ceria/Ni cermets showed excellent stability on ethanol. The promising results obtained with ceria-based anodes for SOFC of ethanol motivated the development of ceriabased SOFCs. Thus, intermediate-temperature SOFCs using doped-ceria electrolytes have been tested at 600 °C using hydrogen. Preliminary results show that direct ethanol SOFC are promising devices for efficient energy conversion at intermediate temperatures.