Eletrodeposição de liga à base de Ni, Co e P para aplicação na eletrólise da água
| dc.contributor.advisor1 | Mascaro, Lucia Helena | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9130022476352844 | |
| dc.contributor.author | Moreira, Nathan dos Santos | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/5606563001971845 | |
| dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0009-0007-4300-182X | |
| dc.contributor.referee | Pereira-Filho , Edenir Rodrigues | |
| dc.contributor.referee | Dias, Jeferson Almeida | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/3394181280355442 | |
| dc.contributor.refereeLattes | http://lattes.cnpq.br/8402138016291171 | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-16T18:07:07Z | |
| dc.date.issued | 2026-05-29 | |
| dc.description.abstract | This work investigates a NiCoP catalyst obtained by electrodeposition for alkaline water electrolysis. Since the electrodeposition conditions directly influence the morphology, composition, and electrocatalytic activity of the film, a central composite design was employed to optimize the catalyst electrodeposition conditions. The studied variables were the concentrations of [NiSO4], [CoSO4], and [NaH2PO2], as well as the applied current density (jd), while the responses of the experimental design were the overpotentials at 10 and 100 mA cm⁻2 (η10 and η100, respectively) for the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER). The obtained films exhibited limited activity toward the OER, with a maximum overpotential reduction lower than 50 mV compared to the stainless steel substrate. In contrast, promising results were observed for the HER, with a coefficient of determination (R2) of 80.2 % for η10, where the NiSO4 concentration and current density were identified as significant effects at a 95 % confidence level. Although [CoSO4] and [NaH2PO2] were not statistically significant, the complete removal of these salts severely compromised the catalytic performance. However, the desirability study indicated that their concentrations can be reduced by up to 50 % and 80 %, respectively, without significant loss in HER activity or catalyst composition. In the second stage, the optimized electrodeposition condition for the NiCoP catalyst was evaluated in an anion exchange membrane water electrolyzer (AEMWE), using Ni3Fe-LDH as the anode in 1.0 mol L⁻1 KOH solution at Forschungszentrum Jülich, Germany. The polarization curves recorded for this system before and after 240h of operation at 1.0 A cm⁻2 showed similar profiles, reaching 1.0 A cm⁻2 at 2.00 V. Overall, this work demonstrates the potential of electrodeposited NiCoP, a simple and low-cost synthesis method, as a catalyst with competitive electrochemical performance for the HER in AEMWE systems. | eng |
| dc.description.resumo | Este trabalho investiga um catalisador de NiCoP obtido por eletrodeposição para a eletrólise da água em meio alcalino. Tendo em vista que as condições de eletrodeposição influenciam diretamente a morfologia, a composição e a atividade eletrocatalítica do filme, foi empregado um delineamento composto central para otimizar as condições de eletrodeposição do catalisador. Nele, as variáveis estudadas foram as concentrações de [NiSO4], [CoSO4] e [NaH2PO2], bem como a densidade de corrente aplicada (jd), enquanto as respostas do planejamento foram os sobrepotenciais a 10 e 100 mA cm⁻2 (η10 e η100, respectivamente) para as reações de desprendimento de hidrogênio (RDH) e de oxigênio (RDO). Os filmes obtidos apresentaram atividade limitada para a RDO, com redução máxima de sobrepotencial inferior a 50 mV em relação ao substrato de aço inox. Em contraste, resultados promissores foram observados para a RDH, com coeficiente de determinação (R²) de 80,2 % para η10, sendo a concentração de NiSO4 e a densidade de corrente os efeitos significativos em um nível de confiança de 95 %. Embora [CoSO4] e [NaH2PO2] não tenham se mostrado estatisticamente significativos, a remoção completa desses sais comprometeu severamente o desempenho catalítico. No entanto, o estudo de desejabilidade indicou que suas concentrações podem ser reduzidas em até 50 % e 80 %, respectivamente, sem prejuízo significativo da atividade para a RDH ou da composição do catalisador. Na segunda etapa, a condição otimizada de eletrodeposição do catalisador NiCoP foi avaliada em um eletrolisador com membrana de troca aniônica (AEMWE), utilizando Ni3Fe–LDH como anodo em solução de KOH 1,0 mol L-1, no Forschungszentrum Jülich, Alemanha. As curvas de polarização registradas para esse sistema antes e após o uso de 240h de operação a 1,0 A cm-2, mostraram perfis semelhantes, atingindo 1,0 A cm-2 a 2,00 V. De forma geral, este trabalho demonstra o potencial do NiCoP obtido por eletrodeposição, um método de síntese simples e de baixo custo, como catalisador com desempenho eletroquímico competitivo para a RDH em sistemas AEMWE. | por |
| dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.description.sponsorshipId | Processo nº 2025/05707-2, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). | |
| dc.description.sponsorshipId | Processo nº 2025/13894-7, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) - Estágio BEPE | |
| dc.description.sponsorshipId | 88887.949064/2024-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.identifier.citation | MOREIRA, Nathan dos Santos. Eletrodeposição de liga à base de Ni, Co e P para aplicação na eletrólise da água. 2026. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24243. | * |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14289/24243 | |
| dc.language.iso | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | |
| dc.publisher.center | Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET | |
| dc.publisher.initials | UFSCar | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | |
| dc.subject | Eletrólise alcalina da água | por |
| dc.subject | Alkaline water electrolysis | eng |
| dc.subject | Quimiometria | por |
| dc.subject | Chemometrics | eng |
| dc.subject | Delineamento composto central | por |
| dc.subject | Central composite design | eng |
| dc.subject | Reação de desprendimento de hidrogênio | por |
| dc.subject | Hydrogen evolution reaction | eng |
| dc.subject | Eletrolisadores de membrana de troca aniônica | por |
| dc.subject | Anion exchange membrane water electrolyzers | eng |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA | |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA | |
| dc.subject.ods | 7. Energia limpa e acessível | |
| dc.subject.ods | 9. Indústria, Inovação e Infraestrutura | |
| dc.subject.ods | 13. Ação contra a Mudança Global do Clima | |
| dc.title | Eletrodeposição de liga à base de Ni, Co e P para aplicação na eletrólise da água | por |
| dc.title.alternative | Electrodeposition of Ni, Co and P-based alloy for water electrolysis | eng |
| dc.type | Dissertação |
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- Nathan dos Santos Moreira - Dissertação de mestrado - Versão Final.pdf
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