A poluição ambiental e os altos custos associados ao uso de combustíveis fósseis têm motivado o desenvolvimento de fontes de energias alternativas. Neste sentido, as células a combustível são uma alternativa promissora, por possibilitar o uso de combustíveis de fontes renováveis, como o etanol, que possui um sistema produtivo bastante desenvolvido no Brasil. Entretanto, na reação incompleta de oxidação do etanol há formação de espécies intermediárias e subprodutos, que ficam adsorvidos na superfície do eletrocatalisador, causando sua desativação e consequente redução da eficiência energética do sistema; um fator limitante do processo, que pode ser minimizado com a adição de metais, como o bismuto à platina e ao paládio. Para tanto, os eletrocatalisadores PtBi/C (95:5), PdBi/C (95:5) e PtPdBi/C (90:5:5), foram sintetizados via redução por borohidreto de sódio. A atividade eletrocatalítica foi analisada via voltametria cíclica e cronoamperometria em meio alcalino em três concentrações diferentes de etanol (0,5; 1,0 e 2,0 mol.L^-1) e testes em célula unitária de etanol direto. Os eletrocatalisadores exibiram um tamanho médio de partícula entre 5 a 8 nm, e os espectros de XPS apontaram que a presença de bismuto não causou mudança significativa nos valores de energia de ligação, o que sugere que não houve formação de compostos intermetálicos, em concordância com os dados obtidos de DRX, os quais, não apontaram a formação de ligas, apenas a presença de picos característicos dos metais Pt e Pd. Os resultados de ATR-FTIR mostram que a adição de Bi suprime a produção de carbonato e aumenta o rendimento de acetato independente da concentração de etanol, indicando a ocorrência preferencial da oxidação parcial do etanol. Quanto ao desempenho eletrocatalítico, os melhores resultados em densidade de corrente foram obtidos com o PtBi/C (95:5), que foi cerca de quatro vezes superior à Pt/C, portanto, os resultados sugerem que a associação do bismuto com a platina é extremamente benéfica e sua alta atividade eletrocatalítica pode ser atribuída a sinergia entre seus constituintes, considerando o mecanismo bifuncional.

Environmental pollution and the high costs associated with the use of fossil fuels have motivated the development of alternative energy sources. In this sense, fuel cells are a promising alternative, as they enable the use of fuels from renewable sources, such as ethanol, which has a well-developed production system in Brazil. However, in the incomplete reaction of ethanol oxidation there is formation of intermediate species and by-products, which are adsorbed on the surface of the electrocatalyst causing its deactivation and consequent reduction of energy efficiency of the system, a limiting factor which can be minimized by the addition of metals such as bismuth to platinum and palladium. Therefore, the electrocatalysts PtBi/C (95:5), PdBi/C (95:5) e PtPdBi/C (90:5:5), were synthesized through reduction by sodium borohydride process. The electrocatalytic activity was analyzed through cyclic voltametry and chronoamperometry in alkaline medium with three different concentrations of ethanol (0.5, 1.0 and 2.0 mol.L^-1) and direct ethanol unit cell tests. The electrocatalysts showed an average particle size between 5 and 8 nm, and the XPS spectra showed that the presence of bismuth did not cause a significant change in the binding energy values, which suggests that there was no formation of intermetallic compounds, in agreement with the data obtained from XRD, which did not indicate the formation of alloys, only the presence of peaks characteristic of the metals Pt and Pd. The results of ATR-FTIR show that the addition of Bi suppresses carbonate production and increases acetate yield independent of ethanol concentration, indicating the preferential occurrence of partial oxidation of ethanol. As for the electrocatalytic performance, the best results in current density were obtained with PtBi/C (95:5), which was about four times higher than Pt/C. Therefore, the results suggest that the association of bismuth with platinum is extremely beneficial and its high electrocatalytic activity can be attributed to the synergy between its constituents, considering the bifunctional mechanism.