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Preparação e caraterização de elétrodos de óxido níquel para eletrolisadores alcalinos de produção de hidrogénio
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Abstract(s)
O hidrogénio tem vindo a demonstrar ser a energia alternativa aos combustíveis fósseis e a ganhar terreno a nível mundial, existindo ainda algum caminho a percorrer para que esta energia seja a energia de futuro. Este tipo de energia alternativa pode ser obtida através da eletrólise da água, uma vez que esta é abundante e com o recurso a energias renováveis como auxílio ao eletrolisador para a produção de hidrogénio.
O trabalho desenvolvido, tem como objetivo a preparação e caraterização de elétrodos modificados por oxi-hidróxido de níquel (NiOOH) para eletrolisadores alcalinos. Tem ainda como objetivo a utilização de um substrato adequado para utilizar como cátodo num eletrolisador alcalino pela alteração da sua superfície, permitindo um melhor desempenho nas reações químicas que aí ocorrem. Os processos de preparação utilizados visam contribuir para aumentar a eficiência do elétrodo. As técnicas usadas para a fabricação dos elétrodos, baseiam-se em deposições anódicas e tratamentos térmicos para alteração da superfície do substrato do aço inoxidável AISI 304.
A determinação da porosidade dos revestimentos de NiOOH obtidos por processos eletroquímicos sobre o substrato metálico, permitiram comparar e concluir sobre o melhor método a utilizar para deposição do níquel.
Os elétrodos porosos de níquel foram desenvolvidos com vista a aumentar a área de contacto entre elétrodo/eletrólito e a funcionar como catalisador, i.e., aumentar a velocidade da reação do processo, permitindo uma maior produção de gás na eletrólise. Os resultados obtidos na produção de hidrogénio, indicam uma eficiência do elétrodo modificado por NiOOH, aumentando a velocidade do processo eletroquímico entre o elétrodo e eletrólito. A análise dos resultados experimentais e dos voltogramas obtidos em solução aquosa de KHO permitiu concluir que o elétrodo de aço inox revestido com NiOOH apresenta menor potencial para o desprendimento do hidrogénio, podendo-se considerar este material promissor para se usar como cátodo em eletrolisadores alcalinos.
Neste trabalho é apresentado a proposta de construção que deveria ser de um eletrolisador, alimentado pela corrente elétrica produzida por um aerogerador e/ou painel fotovoltaico em que o hidrogénio produzido poderá ser fornecido a uma célula de combustível para produção de energia elétrica. O produto final do eletrolisador, hidrogénio, será o substituto dos combustíveis fósseis, e ao usar energias renováveis, neste processo, estamos a reduzir o impacto ambiental, e o processo poderia ser classificado como eco sustentável.
Hydrogen has been showing to be the alternative energy to fossil fuels and gaining ground on a worldwide basis but there is still a long way to go until this energy becomes “the energy of the future”. This kind of alternative energy can be obtained through the electrolysis of water, since this is abundant, as well as renewable energies resources may be used as aid in electrolisers in the production of hydrogen. All the work developed aims to prepare and characterize electrodes modified by nickel oxy-hydroxyde for alkaline electrolysers. It Also aims the identification of an adequate substract as a cathode in an alkaline electrolysers through surface modification permits a better performance in the chemical reactions which occur at the surface. The preparation processes used aim to contribute to the increase of efficiency of the electrode. The techniques used for the fabrication of electrodes was based in anodic deposition and heat treatment of the AISI 304 stainless stell used as substract surface. The determination of the porosity in NiOOH cover layer obtained by electrochemical processes on the metallic substract allowed to compare and conclude on which is the best method to the nickel deposition is. The results obtained indicate an increase on the H2 production efficiency on the NiOOH modified electrode, increasing the velocity of the eletrochimical process between the electrode and the electroactive species. The analysis of the experimental results and the voltammograms obtained in KHO aqueous solution allowed to conclude that the NiOOH modified stainless steel electrode shows a lower potential for the hydrogen release, therefore it can be considered a promising material to use as cathode in alkaline electrolysers. This work presents a proposal to build what should be an electrolyser, powered by the electric current produce by a photovoltaic panel and/or wind turbine where the hydrogen produced can be used as fuel cell for the production of electric power. The final product, hydrogen, will be the substitute for the fossil fuels and, through the use of renewable energies, in the process, reducing environmental impacts, and the process could be classified as eco-sustainable.
Hydrogen has been showing to be the alternative energy to fossil fuels and gaining ground on a worldwide basis but there is still a long way to go until this energy becomes “the energy of the future”. This kind of alternative energy can be obtained through the electrolysis of water, since this is abundant, as well as renewable energies resources may be used as aid in electrolisers in the production of hydrogen. All the work developed aims to prepare and characterize electrodes modified by nickel oxy-hydroxyde for alkaline electrolysers. It Also aims the identification of an adequate substract as a cathode in an alkaline electrolysers through surface modification permits a better performance in the chemical reactions which occur at the surface. The preparation processes used aim to contribute to the increase of efficiency of the electrode. The techniques used for the fabrication of electrodes was based in anodic deposition and heat treatment of the AISI 304 stainless stell used as substract surface. The determination of the porosity in NiOOH cover layer obtained by electrochemical processes on the metallic substract allowed to compare and conclude on which is the best method to the nickel deposition is. The results obtained indicate an increase on the H2 production efficiency on the NiOOH modified electrode, increasing the velocity of the eletrochimical process between the electrode and the electroactive species. The analysis of the experimental results and the voltammograms obtained in KHO aqueous solution allowed to conclude that the NiOOH modified stainless steel electrode shows a lower potential for the hydrogen release, therefore it can be considered a promising material to use as cathode in alkaline electrolysers. This work presents a proposal to build what should be an electrolyser, powered by the electric current produce by a photovoltaic panel and/or wind turbine where the hydrogen produced can be used as fuel cell for the production of electric power. The final product, hydrogen, will be the substitute for the fossil fuels and, through the use of renewable energies, in the process, reducing environmental impacts, and the process could be classified as eco-sustainable.
Description
Keywords
Hidrogénio Electrodos modificados por oxi-hidróxido de níquel electrolisadores alcalinos