Desenvolvimento de eletrodos impressos em 3D para aplicação na reação de evolução de oxigênio

Atualmente, combustíveis fósseis fluidos são a principal fonte energética mundial. Porém, a queima desses insumos gera CO_2. Estima-se que em cinquenta anos não haja combustíveis fósseis disponíveis, aumentando a busca por novas fontes energéticas com emissão zero de carbono. O hidrogênio verde surge como uma proposta inovadora, obtido através da eletrólise da água, dividida em duas reações: oxidação da água (OER) e redução do hidrogênio (HER), sendo a OER mais dificultada devido à barreira energética, exigindo uso de catalisadores, em sua maioria metais nobres. Neste trabalho, foram realizadas melhorias na OER: utilização de eletrodos compósitos impressos em 3D por FFF e síntese do catalisador bimetálico ferrita de níquel (NiFe₂O₄), visando reduzir a barreira cinética apresentando sobrepotencial termodinâmico da semirreação de oxidação da água baixo. Os materiais foram caracterizados por técnicas como DRX, MEV, TGA, MET, AFM, LSCM e técnicas eletroquímicas. O filamento apresentou composição de 40% (m/m) de material carbonáceo. Os eletrodos impressos devem ser ativados para utilização. Foram testadas ativações física (Ei3DF), química (Ei3DQ) e ambas em conjunto (Ei3DA). O Ei3DF apresentou melhor desempenho para OER em j = 10 mA cm^-2 seguido do Ei3DA e Ei3DQ, com sobrepotenciais (η) de 570, 810 e 850 mV, respectivamente, em meio alcalino. O Ei3DA forneceu menores valores de inclinação de Tafel durante a OER com 129 mV dec^-1, seguido do Ei3DQ com 140 mV dec^-1 e Ei3DF com 151 mV dec^-1. Porém, o Ei3DQ forneceu a menor resistência à transferência de cargas, seguido do Ei3DA e do Ei3DF, com valores de 115 Ω, 286 Ω e 1450 Ω, respectivamente.  Eletrodos impressos podem ser uma boa alternativa para OER devido a versatilidade, estabilidade física e química, operáveis em altas janelas de potencial, ser possível configurar sua forma geométrica de acordo com o sistema, fácil modificação e limpeza e serem de baixo custo.