Síntese de catalisadores a base de Pd, Fe e PdFe suportados em carbono para a oxidação eletroquímica da ureia e amônia em reator de eletrólito polimérico - tipo célula a combustível

Abstract

Esta tese investigou eletrocatalisadores de Pd/C, Fe/C e PdFe/C (20% em massa), sintetizados via redução por borohidreto de sódio, para oxidação de ureia (UOR) e amônia (AOR) em meio alcalino. Análises de DRX e MET confirmaram nanopartículas de Pd (5-10 nm) e óxidos de ferro. Voltametria e Raman in-situ evidenciaram um mecanismo bifuncional, onde óxidos de ferro facilitam a dessorção de intermediários. Em Célula a Combustível de Ureia Direta (DUFC), o Pd/C atingiu a maior densidade de potência (1,90 mW cm-2). Contudo, análises por HPLC revelaram que o Pd30Fe70/C foi mais ativo na degradação da ureia (27%), indicando maior atividade intrínseca da interface Pd-FeOx, apesar da menor eficiência faradaica. Na oxidação da amônia, houve inversão de desempenho: enquanto o Pd/C liderou em meia-célula, os bimetálicos (Pd50Fe50/C e Pd70Fe30/C) destacaram-se em Célula a Combustível de Amônia Direta (DAFC) (até 1,42 mW cm-2), confirmando a sinergia Pd-Fe na resistência ao envenenamento por Nads. O Fe/C, inativo em meia-célula, mostrou atividade em célula unitária, validando metais não nobres nessas aplicações. Os resultados atestam a viabilidade da geração de energia pela degradação de efluentes nitrogenados com catalisadores nanoestruturados de custo reduzido.