Aplicação de métodos computacionais no estudo das fases intermetálicas ordenadas pt-sn

Abstract

Fuel cells are a very promising solution to the problems of power generation and emission of pollutant to the environment, excellent to be used in stationary application and mobile application too. The high cost of production of these devices, mainly due to the use of noble metals as anode, is a major obstacle to massive production and deployment of this technology, however the use of intermetallic phases of platinum combined with other metals less noble has been evaluated as electrodes in order to minimize production costs and still being able to significantly improve the catalytic performance of the anode. The study of intermetallic phases, exclusively done by experimental techniques is not complete and demand that other methods need to be applied to a deeper understanding of the behavior geometric properties and the electronic structure of the material, to this end the use of computer simulation methods, which have proved appropriate for a broader understanding of the geometric and electronic properties of the materials involved, so far not so well understood.. The use of computational methods provides answers to explain the behavior of the materials and allows assessing whether the intermetallic may be a good electrode. In this research project was used the Quantum-ESPRESSO package, based on the DFT theory, which provides the self-consistent field calculations with great precision, calculations of the periodic systems interatomic force, and other post-processing calculations that points to a knowledge of the geometric and electronic properties of materials, which may be related to other properties of them, even the electrocatalytic. The electronic structure is determined from the optimized geometric structure of materials by analyzing the density of states (DOS) projected onto atomic orbital, which determines the influence of the electrocatalytic properties of the material... (Complete abstract click electronic access below)

Células a combustível são, há muito, uma promessa de solução para os problemas de geração de energia e de emissão de detritos poluentes para o meio ambiente, excelentes em aplicações estacionárias e móveis. O alto custo da produção destes dispositivos, devido principalmente ao uso de metais nobres como ânodos, é um dos principais entraves para a produção e implantação massiva desta tecnologia, porém iniciou-se pesquisas sobre eletrodos que fazem uso de intermetálicos de platina combinados com outros metais menos nobres visando minimizar o custo de produção e ainda podendo melhorar significativamente o desempenho catalítico do ânodo. O estudo das fases intermetálicas, a partir de criteriosas técnicas experimentais não se faz completo, e demanda que outros métodos sejam aplicados para uma compreensão aprofundada de como se comporta a propriedade geométrica e a estrutura eletrônica do material, para tanto faz-se o uso dos métodos de simulação computacional, que têm se mostrado muito apropriados para um entendimento mais amplo das propriedades geométricas e eletrônicas dos materiais envolvidos, até o momento não tão bem compreendidos. Em suma o uso de métodos computacionais fornece respostas para se explicar os comportamentos dos materiais e possibilita avaliar se o intermetálico pode ser um bom eletrodo. Neste projeto de pesquisa foi utilizado o pacote computacional Quantum-ESPRESSO, baseado na teoria DFT, que permite realizar cálculos de campo auto-consistente com excelente precisão, cálculos de forças interatômicas dos sistemas periódicos, além de outros cálculos de pós-processamento que leva ao conhecimento das propriedades geométricas e eletrônicas dos materiais, que podem ser relacionadas com outras propriedades do mesmo, até mesmo as eletrocatalíticas. A estrutura eletrônica será determinada a partir da estrutura geométrica... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)