Das Montanhas de Minas ao Oceano: Os Caminhos da Ciência para um Futuro Sustentável
20 a 25 de outubro de 2025
Trabalho 20674
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Dimensões Ambientais: ODS13 |
| Setor | Departamento de Química |
| Bolsa | FAPEMIG |
| Conclusão de bolsa | Sim |
| Apoio financeiro | CAPES, CNPq, FAPEMIG, FUNARBE |
| Primeiro autor | Beatriz Rodrigues Olimpio |
| Orientador | RENATA PEREIRA LOPES MOREIRA |
| Outros membros | Gessica do Carmo Dias, Gustavo Alves Puiatti, Noemí Cristina Silva de Souza, TIAGO ALMEIDA SILVA |
| Título | Produção Sustentável De Hidrogênio A Partir De NaBH4 Catalisado Por Nanopartículas De Ni-Co Suportadas Em Biocarvão Decorado Com Ferrita De Cobalto |
| Resumo | A crescente demanda energética e os impactos ambientais associados ao uso de combustíveis fósseis têm impulsionado a busca por fontes alternativas, sendo o hidrogênio (H₂) um vetor energético promissor devido à sua alta eficiência e sustentabilidade. No entanto, seu armazenamento seguro e eficiente ainda representa um desafio. Hidretos complexos, como o borohidreto de sódio (NaBH₄), destacam-se como matrizes de armazenamento químico de H₂, mas sua liberação requer catalisadores eficazes devido à cinética lenta da hidrólise. Neste contexto, metais não preciosos, como cobalto (Co) e níquel (Ni), surgem como alternativas viáveis, especialmente quando suportados, por apresentarem baixo custo e possíveis efeitos sinérgicos. Este trabalho investigou a aplicação de um biocarvão (BC), obtido de resíduos de eucalipto, decorado com ferrita de cobalto (CoFe₂O₄) como suporte para catalisadores bimetálicos de Co e Ni na reação de liberação de H₂ a partir do NaBH₄. A caracterização do material sintetizado (BC/CoFe₂O₄-Co-Ni) e sua aplicação catalítica demonstraram aumento significativo na taxa de geração de hidrogênio (HGR), atingindo 1338,70 mL H₂ g⁻¹ min⁻¹ na melhor condição inicial. A proporção equimolar de Co:Ni (1:1) foi a mais eficiente, sendo mantida como padrão. A variação da carga metálica indicou comportamento de primeira ordem, com 8 mmol% promovendo a maior atividade catalítica. A avaliação da massa do suporte revelou comportamento de ordem zero, sendo 30 mg a massa ideal por otimizar a dispersão metálica e reduzir o consumo de material. O aumento da temperatura elevou substancialmente o desempenho do catalisador, permitindo estimar a energia de ativação da reação em 46,65 kJ mol⁻¹. A concentração de NaBH₄ apresentou comportamento de primeira ordem até o ponto de saturação, com 0,50 mmol mL⁻¹ sendo a condição ideal. A adição de NaOH, por sua vez, não influenciou significativamente a cinética, exibindo ordem zero em relação ao pH. A análise do efeito cinético isotópico (ECI), com substituição de H₂O por D₂O, revelou um ECI de 4,32, confirmando a participação da ligação O–H na etapa determinante da reação. Por fim, os ensaios de durabilidade e reciclabilidade indicaram queda de desempenho ao longo dos ciclos, com redução de 67% no HGR após oito reutilizações, mas ainda mantendo atividade catalítica residual relevante. Os resultados confirmam o alto desempenho do sistema catalítico BC/CoFe₂O₄-Co-Ni na liberação de hidrogênio via hidrólise de NaBH₄, evidenciando o efeito sinérgico entre cobalto e níquel. A condição otimizada — 30 mg de suporte, 8 mmol% de Co/Ni na proporção 1:1, 0,50 mmol de NaBH₄, sem adição de NaOH e em meio aquoso, a 298,15 K — proporcionou uma taxa de geração de hidrogênio de 1882,74 mL H₂ g⁻¹ min⁻¹. O catalisador apresentou cinética favorável, estabilidade moderada após múltiplos ciclos e forte potencial para aplicações em tecnologias sustentáveis, com possibilidade de aprimoramento por meio de estratégias de estabilização. |
| Palavras-chave | Biochar, Hidrogênio, Nanomateriais |
| Forma de apresentação..... | Painel |
| Link para apresentação | Painel |
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