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Platinum-niobium catalysts have been proposed as alternative catalysts for ethanol electro-oxidation. Catalysts prepared by a combined alcohol-sodium borohydride reduction method showed crystal sizes in the range of 3-4 nm, with large amounts of niobium oxide, as TPR results confirmed. Platinum decorated on a mixture of Nb2O5 (amorphous and crystalline)/Vulcan XC-72R carbon black was also prepared , with similar crystal sizes. XANES region analyses showed a certain electronic effect in the case of the co-reduction of the two metals, in which a slight alloy fraction was detected. CO stripping results displayed a promising performance of the PtNb/C catalyst, with a small onset potential and a large current density for CO oxidation. Ethanol oxidation tests demonstrated a larger specific activity for the PtNb2O5 (crystalline)/C compared to the other catalysts. Furthermore, a large efficiency for ethanol oxidation was obtained for this platinum-niobium catalyst.

Estudo da atividade e estabilidade eletrocatalítica de materiais nanoestruturados Pt3Nb/C e Pt-Nb2O5/C para aplicações em células a combustível de eletrólito polimérico Ao meu amigo José Joaquim Linares pela ajuda no desenvolvimento deste trabalho.A todos os professores, técnicos e colegas do grupo de Eletroquímica que contribuíram de forma direta ou indireta para realização deste trabalho. Ao Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) pelas medidas de XAS.Ao CNPq pela bolsa de doutorado (Processo: 142146/2012-9) e a FAPESP pelo apoio financeiro.v RESUMO Este trabalho foi dividido em duas seções. Na primeira parte foi avaliado o desempenho de uma célula a combustível de eletrólito polimérico com ânodos de Pt/C e/ou Pt3Nb/C alimentada com hidrogênio contaminado com CO e oxigênio no cátodo. O material Pt3Nb/C 20% metal/C foi sintetizado por impregnação dos metais em carbono. Difratogramas de raios X mostraram evidências da formação de uma estrutura Pt3Nb-NbxOy, com os dados de microscopia eletrônica indicando que mesmo após tratamento térmico a 1000 °C é possível ter uma boa distribuição do tamanho das nanopartículas. Resultados de absorção de raios X mostraram que a um preenchimento dos níveis eletrônicos na banda 5d da Pt devido principalmente a distribuição maior do tamanho das nanopartículas do material Pt3Nb/C e a presença do Nb na estrutura, e que esse efeito tem um influência marcante nas respostas eletroquímicas observadas para a reação de eletroxidação de CO. Os dados da célula a combustível em conjunto com os dados extraídos com auxílio de um espectrômetro de massas mostraram definitivamente que o material Pt3Nb/C apresenta um desempenho muito superior a Pt/C em termos de tolerância ao CO presente no H2 usado como combustível. Na segunda parte do trabalho foram sintetizados usando-se o método de redução de íons em solução com ácido fórmico, dois materiais com nanopartículas de Pt suportadas em Nb2O5/C.Os materiais sintetizados foram avaliados em relação ao desempenho e estabilidade no cátodo de uma célula a combustível de eletrólito polimérico, com ânodos de Pt/C e cátodos com Pt/C e/ou Pt-Nb2O5-C, e alimentada com hidrogênio e oxigênio. De acordo com os dados de Absorção de Raios X, devido a presença do óxido ocorre a retirada de densidade eletrônica da banda 5d da Pt levando a um pequeno aumento da absorção verificado para os materiais sintetizados em relação ao material comercial. Imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão, mostram que o desempenho da célula diminui com o tempo de uso, principalmente devido a aglomeração das nanopartículas e corrosão do suporte de carbono. Em termos de estabilidade, a menor perda de área ativa verificada nos materiais suportados em Nb2O5/C aparentemente é o fator responsável pelo melhor desempenho desses materiais no cátodo em relação a reação de redução de oxigênio principalmente em longos períodos de operação da célula. vi ABSTRACTThis work was divided into two parts. In the first part, the performance of a fuel cell with Nafion 115 as the polymer electroly...