SUPPORTED METAL NANOPARTICLES AS CATALYST FOR THE PROX REACTION

The preferencial CO oxidation (PROX) have been one of the most suitable methods of purification of H2 to meet the requirement for the Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) application, where the CO concentration should be controlled to be less than 10 ppm to avoid the degradation of fuel cell performance. Moreover, PROX catalysts that can selectively remove high concentrations of CO (above 1% vol) could contribute to reduce the size of fuel processor by minimizing the water-gas shift reactor. Despite the advances the development of more active and stable catalysts is still in need. This research project aims to the development of supported nanostructured metals catalysts more active and stable for PROX reaction at low temperatures (around 100oC). Recent works on the literature have been shown that a high dispersion of the noble metal nanoparticles as well the presence of metal species that could adsorb and activate O2 species leads to a more active and stable catalysts at low reaction temperature. In this work, the catalyst will be prepared by two methodologies: an alcohol-reduction process developed at IPEN and by sol-gel, which permit to obtain a high dispersion of metal nanoparticles. Also, the composition of the catalyst will contain a combination of a noble and oxophilic metals.

Escopo em português

NANOPARTÍCULAS METÁLICAS SUPORTADAS COMO CATALISADORES PARA A REAÇÃO DE OXIDAÇÃO PREFERENCIAL DE CO

A oxidação preferencial do CO (PROX) é um dos métodos mais utilizados para a purificação de misturas ricas em hidrogênio e atende às necessidades para aplicação em células PEMFC, onde a concentração de CO deve ser menor que 10 ppm para evitar a degradação do catalisador anódico e do desempenho da célula a combustível. Além disso, os catalisadores PROX que podem remover seletivamente altas concentrações de CO (acima 1% vol.) podem contribuir com a redução do tamanho do reator da reação de deslocamento do gás d´água (water gas shift). Apesar dos avanços já conseguidos no desenvolvimento de catalisadores mais ativos e estáveis para a reação de PROX este sistema pode ainda ser melhorado. Este projeto trata do Desenvolvimento de catalisadores metálicos nanoestruturados suportados mais ativos e estáveis para a reação PROX a baixas temperaturas (ao redor de 100 oC). Trabalhos recentes na literatura têm mostrado que catalisadores contendo uma alta dispersão das nanopartículas metálicas e a presença de espécies que podem adsorver e ativar espécies contendo O2 pode operar a baixas temperaturas e apresentam-se bastante ativos e estáveis. Neste trabalho, os catalisadores serão preparados por duas metodologias: um processo redução por álcool desenvolvido no IPEN e pelo processo sol-gel, os quais permitem obter altas dispersões das nanopartículas metálicas. Na composição do catalisador será utilizada uma combinação de metais nobres e espécies oxofílicas.

TEAM

Reinaldo Giudici
Project Coordinator

Estevam Vitorio Spinacé (IPEN)
Jorge Moreira Vaz (IPEN)
Vanderlei Sergio Bergamaschi (IPEN)
Rita Maria de Brito Alves (POLI-USP)
José Mansur Assaf (EQ-UFSCar)
Elisabete Moreira Assaf (IQSC-USP)