Recebido em 25/9/06; aceito em 14/2/07; publicado na web 30/7/07 THE EFFECT OF M/C (M = Mo, Cu, Fe AND W) IN THE DIFFUSION LAYER OF GAS DIFFUSION ELECTRODES ON THE HYDROGEN OXIDATION REACTION IN THE PRESENCE OF CARBON MONOXIDE. The performance of proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) with Pt-based anodes is drastically lowered when CO-containing hydrogen is used to feed the system, because of the strong adsorption of CO on platinum. In the present work the effects of the presence of a conversion layer of CO to CO 2 composed by several M/C materials (where M = Mo, Cu, Fe and W) in gas diffusion anodes formed by Pt catalysts were investigated. The diffusion layers formed by Mo/C e W/C show good CO-tolerance, and this was attributed to the CO removal by parallel occurrence of the water-gas shift reaction and the so-called bifunctional mechanism.Keywords: PEMFC; carbon monoxide; water-gas shift.
INTRODUÇÃOA busca por fontes alternativas de energia é uma tendência mundial e, neste contexto, as células a combustível constituem a mais promissora alternativa para a geração de energia elétrica em substituição aos geradores acionados por motores a combustão. O combustível ideal para as células a combustível com membrana trocadora de prótons (PEMFC -"proton exchange membrane fuel cell") é o hidrogênio puro, mas seu uso é pouco favorecido por causa das dificuldades de armazenamento e manuseio. Mesmo na forma líquida ou ainda na forma de um hidreto metálico, há uma enorme preocupação e severas exigências de medidas de segurança. Uma alternativa a este problema seria que o hidrogênio utilizado na célula fosse produzido "a bordo" ou in loco através da reforma do gás natural, metanol ou etanol. No entanto, o processo de reforma, além de hidrogênio, produz também CO, que se adsorve fortemente sobre a superfície do catalisador convencional de Pt/C (nanopartículas de platina ancorada em carbono), afetando drasticamente o desempenho da célula, mesmo quando traços deste contaminante estão presentes [1][2][3] . Desta forma, a tolerância ao monóxido de carbono é um fator importante na escolha de um catalisador para a oxidação anódica de hidrogênio em células PEMFC alimentadas com o gás reformado.Algumas abordagens significativas têm sido propostas para solucionar o problema de contaminação do eletrodo por CO. Uma destas abordagens está relacionada à presença de um segundo elemento além da Pt, como Ru 4,5 , Sn 6,7 , Mo 8,9 e Os 10,11 , formando ligas ou co-depósitos dispersos em carbono, resultando em um incremento significativo na tolerância ao CO quando comparado ao catalisador que é formado por partículas de platina pura. Vários tipos de mecanismos têm sido adotados para explicar a maior eficiência da eletrooxidação de H 2 contaminado por CO sobre Pt-Ru, dentre os quais destacam-se o mecanismo bifuncional (mecanismo promovido) 12 e o efeito eletrônico (mecanismo intrínseco) 13 . De acordo com o mecanismo bifuncional, a espécie reagente (H 2 ) e o contaminante (CO) adsorvem-se preferencialmente nos átomos de Pt (Equações 1-3 O ...