Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/8004
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Construção de um eletrolisador para captura de metano e produção de hidrogênio: uma investigação aplicada e fundamental
Autor(es): VITORIA EDUARDA MACHADO ICASSATTI
Primeiro orientador: CAUE ALVES MARTINS
Resumo: Existe uma grande demanda para a mitigação de gases que intensificam o efeito estufa e para a produção de H2 sustentável, que pode ser utilizado tanto para combustível como em vários processos industriais. As tecnologias eletroquímicas aparecem como uma alternativa para acoplar processos reacionais catalisados para produzir H2 ou para mitigar o aumento de concentração atmosférica de CH4 (ou CO2). Apesar de muito esforço já ter sido dispendido para a síntese de novos nanomateriais aplicados, a maior parte dos trabalhos mostra a atividade desses materiais, mas não os aplica em cenários próximos aos reais. Neste trabalho, foi construído um eletrolisador em fluxo, equipado com materiais simples e capaz de converter metano em compostos orgânicos líquidos e produzir H2. As investigações em meia célula mostram que eletrodo de aço inoxidável 316L promovem a redução de água à H2 em -1,2 V, enquanto eletrodos de Ni foam eletro-oxidam CH4 com início em 0,4 V, sugerindo um potencial de circuito aberto de -1,6 V. As medidas para a reação anódica sugerem que os óxidos superficiais da superfície de Ni participam da reação, enquanto a fase metálica é inativa. Estas reações foram acopladas em um eletrolisador impresso em 3D e equipado com os respectivos eletrodos. O equipamento alimentado por KOH pH13 no cátodo e a mesma solução, mas saturada com CH4 no ânodo mostrou constante produção de H2 por 50 minutos. Apesar de que ainda nos falta identificar os produtos da reação anódica, as medidas eletroquímicas somadas ao estudo da produção de H2 mostram que o eletrolisador inédito construído neste trabalho pode ser uma alternativa simples e de fácil operação em fluxo para conversão de um gás do efeito estufa com concomitante produção de um gás de interesse para o setor energético e industrial.
Abstract: There is a great demand for mitigating gases that contribute to the greenhouse effect and for producing sustainable H2, which can be used for fuel and in various industrial processes. Electrochemical technologies are an alternative to couple-catalyzed reaction processes to produce H2 or mitigate the increasing atmospheric concentrations of CH4 (or CO2). Although some effort has already been made on synthesizing newly applied nanomaterials, majority of the work demonstrate the activity of these materials, although they not apply them in scenarios close to real ones. In this work, we built a flow electrolyzer, equipped with simple materials capable of converting methane and producing H2. Half-cell investigations show that 316L stainless steel electrode promotes water reduction to H2 at -1.2 V. In contrast, Ni foam electrodes electro-oxidize CH4 starting at 0.4 V, suggesting an open circuit voltage of -1.6 V. Measurements for anodic reaction indicate that the surface oxides of the Ni surface participate in the reaction, while the metallic phase is inactive. These reactions were coupled in a 3D-printed electrolyzer and equipped with the respective electrodes. The equipment fed by KOH pH13 at the cathode and the same solution, but saturated with CH4 at the anode, showed constant production of H2 for a duration of 50 minutes. Although we still must identify the products of the anodic reaction, the electrochemical measurements combined with the H2 production study show that the unprecedented electrolyzer built into this work can be a simple alternative and easy to operate in flow for converting a greenhouse gas with simultaneous production of a gas of interest to the both energetic and industrial sectors.
Palavras-chave: Eletrolisador
hidrogênio
metano
País: 
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Restrito
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/8004
Data do documento: 2023
Aparece nas coleções:Química - Bacharelado (INQUI)

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