Rossatto, Fábio Moreira2025-09-182025-09-182025-09-18https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/9342Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Mestra em Energia e Sustentabilidade.O hidrogênio produzido pela eletrólise da água, e utilizado como vetor energético, se apresenta como umas das principais alternativas no processo de transição para uma economia de baixo carbono. Entre as tecnologias possíveis para a produção de hidrogênio, o uso de líquidos iônicos (LI) como eletrólitos na eletrólise da água oferece características atrativas, tais como estabilidade química e eletroquímica e alta condutividade. Os aços inoxidáveis têm sido investigados como eletrodos devido ao seu baixo custo, boa estabilidade e proteção contra corrosão. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção do hidrogênio, por meio da eletrólise da água, utilizando o líquido iônico tetrafluoroborato de ácido 3-trietilamônio-propanossulfônico (TEA-PS.BF4) como eletrólito e aços inoxidáveis 304, 316 L e 430 como eletrodos, em uma célula de Hoffman. O líquido iônico TEA-PS.BF4 foi sintetizado e caracterizado por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier. A produção de hidrogênio foi avaliada por cronoamperometria utilizando, primeiramente, solução de 0,3 M de KOH como eletrólito e posteriormente soluções de líquido iônico TEA-PS.BF4 nas concentrações de 0,1, 0,3 e 0,7 M, em diferentes potenciais e temperaturas. Os eletrodos foram comparados antes e depois da eletrólise, por microscopia eletrônica de varredura. Resultados mostraram densidades de corrente na faixa de 70 a 510 mA cm-2 em uma solução de KOH 0,3 M. Por outro lado, em uma solução de 0,3 M de TEA-PS.BF4, a densidade de corrente apresentou valores variando entre 235 a 1144 mA cm-2. O valor máximo de densidade de corrente foi obtido com o aço inoxidável 304, em solução de 0,7 M de TEA-PS.BF4, sob uma polarização de -2,0 V, contra eletrodo de platina e temperatura de 353 K, atingindo 1595 mA cm-2. Verificou-se que o aço 316 L apresentou estabilidade durante todos os ensaios, enquanto os aços 304 e 430 demonstraram degradação quando expostos ao eletrólito contendo TEA-PS.BF4. O estudo demonstrou ainda que, à medida que o potencial aplicado se torna mais negativo, ocorre uma redução na energia de ativação e um aumento na densidade de corrente para a produção de hidrogênio. Sob uma polarização de -2,0 V e concentrações de 0,1 e 0,7 M de TEA-PS.BF4, o aço inoxidável 316 L apresentou energias de ativação de 9 e 6 kJ mol-1, respectivamente. A utilização conjunta do eletrodo de aço inoxidável 316 L e a solução de líquido iônico TEA-PS.BF4 demonstrou ser um método promissor de produção de hidrogênio, com notável potencial para impulsionar a geração de energia limpa e renovável. Resumen El hidrógeno producido por la electrólisis del agua, y utilizado como vector energético, se presenta como una de las principales alternativas en el proceso de transición hacia una economía baja en carbono. Entre las posibles tecnologías para la producción de hidrógeno, el uso de líquidos iónicos (LI) como electrolitos en la electrólisis del agua ofrece características atractivas, como estabilidad química y electroquímica y alta conductividad. Los aceros inoxidables han sido investigados como electrodos debido a su bajo coste, buena estabilidad y protección contra la corrosión. El objetivo de este trabajo fue evaluar la producción de hidrógeno, mediante electrólisis de agua, utilizando el ácido 3-trietilamonio-propanosulfónico líquido tetrafluoroborato (TEA-PS.BF4) como electrolito y aceros inoxidables 304, 316 L y 430 como electrodos, en. una celda de Hoffman. El líquido iónico TEAPS.BF4 fue sintetizado y caracterizado mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. La producción de hidrógeno se evaluó mediante cronoamperometría utilizando, en primer lugar, una solución de KOH 0,3 M como electrolito y posteriormente soluciones de TEA-PS.BF4 a concentraciones de 0,1, 0,3 y 0,7 M, a diferentes potenciales y temperaturas. Los electrodos se compararon antes y después de la electrólisis, mediante microscopía electrónica de barrido. Los resultados mostraron densidades de corriente en el rango de 70 a 510 mA cm-2 en una solución de KOH 0,3 M. Por otro lado, en una solución de TEA-PS.BF4 0,3 M, la densidad de corriente mostró valores que oscilaron entre 235 y 1144 mA cm-2 . El valor máximo de densidad de corriente se obtuvo con acero inoxidable 304, en una solución de TEA-PS.BF4 0,7 M, bajo una polarización de -2,0 V, contraelectrodo de platino y temperatura de 353 K, alcanzando 1595 mA cm-2 . Se encontró que el acero 316 L presentó estabilidad durante todas las pruebas, mientras que los aceros 304 y 430 demostró degradación cuando se expuso al electrolito que contenía TEA-PS.BF4. El estudio demostró además que, a medida que el potencial aplicado se vuelve más negativo, hay una reducción en la energía de activación y un aumento en la densidad de corriente para la producción de hidrógeno. Bajo una polarización de -2,0 V y concentraciones de 0,1 y 0,7 M de TEA-PS.BF4, el acero inoxidable 316 L mostró energías de activación de 9 y 6 kJ mol-1 , respectivamente. El uso conjunto de un electrodo eléctrico de acero de 316 L y una solución líquida iónica TEA-PS.BF4 se declaró como un método prometedor de producción de hidrógeno, con un notable potencial para generar energía limpia y renovable.viopenAccesscronoamperometriaeletroquímicaeletrólitoseletrodos