Eletrodeposição de liga à base de Ni, Co e P para aplicação na eletrólise da água

dc.contributor.advisor1Mascaro, Lucia Helena
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9130022476352844
dc.contributor.authorMoreira, Nathan dos Santos
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5606563001971845
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0007-4300-182X
dc.contributor.refereePereira-Filho , Edenir Rodrigues
dc.contributor.refereeDias, Jeferson Almeida
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3394181280355442
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8402138016291171
dc.date.accessioned2026-06-16T18:07:07Z
dc.date.issued2026-05-29
dc.description.abstractThis 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.resumoEste 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.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 2025/05707-2, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 2025/13894-7, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) - Estágio BEPE
dc.description.sponsorshipId88887.949064/2024-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.citationMOREIRA, 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.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24243
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQ
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectEletrólise alcalina da águapor
dc.subjectAlkaline water electrolysiseng
dc.subjectQuimiometriapor
dc.subjectChemometricseng
dc.subjectDelineamento composto centralpor
dc.subjectCentral composite designeng
dc.subjectReação de desprendimento de hidrogêniopor
dc.subjectHydrogen evolution reactioneng
dc.subjectEletrolisadores de membrana de troca aniônicapor
dc.subjectAnion exchange membrane water electrolyzerseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods13. Ação contra a Mudança Global do Clima
dc.titleEletrodeposição de liga à base de Ni, Co e P para aplicação na eletrólise da águapor
dc.title.alternativeElectrodeposition of Ni, Co and P-based alloy for water electrolysiseng
dc.typeDissertação

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