Ref.: MCoMge22-001
Apresentador: Alene Dutra Nascimento
Autores (Instituição): Moreth, D.P.(Universidade do Estado do Rio de Janeiro); Senna, L.F.(Universidade do Estado do Rio de Janeiro); Dos Reis, R.A.(Universidade do Estado do Rio de Janeiro); Nascimento, A.D.(Universidade do Estado do Rio de Janeiro);
Resumo:
As células a combustível de membrana eletrolítica polimérica (PEMFC) têm recebido destaque devido às suas vantagens, como alta eficiência teórica, operação silenciosa, estrutura sólida e por serem ecologicamente corretas.
O coração de uma PEMFC é a membrana de permeação de prótons (PEM), garantindo a condução seletiva de prótons do ânodo para o cátodo, permitindo a transferência dessas partículas. As PEMFCs mais comuns usam Nafion® e operam em torno de 80 °C para gerenciar a água, que atua como eletrólito para a permeação dos prótons. Nessa faixa de temperatura, a operação de uma PEMFC envolve vários problemas e demanda a utilização de H2 ultrapuro. Acima de 100oC, além de tornar os catalizadores do anodo mais resistentes ao ataque de CO, ocorre vaporização da água formada no catodo, facilitando o gerenciamento de água no dispositivo e a transferência de calor.
O ácido algínico é um polissacarídeo linear, obtido a partir de algas marrons, que consiste em monômeros de ácido manurônico e ácido gulurônico. O alginato de sódio (alginato) é o seu sal de sódio e por ser um material polieletrólito, suas membranas oferecem potencial como material promissor a formação de PEM. A reticulação com cloreto de cálcio (CaCl2) é uma forma muito popular e simples para melhorar as propriedades físicas e químicas de filmes de alginato de sódio.
Os líquidos iônicos (LIs) são conhecidos por apresentarem condutividades iônicas promissoras em temperaturas acima de 100oC, não serem voláteis, apresentarem resistência térmica nessas condições e compatibilidade química com polissacarídeos naturais. A partir de recente desenvolvimento e caracterização de PEMs promissoras, a base de alginato e líquidos iônicos próticos, verificou-se que membranas formadas pelo alginato e 40 % m/m de Acetato de bis-hidroxietilamônio ([BHEA][Ac]) ou Acetato de 2-metilhidroxietilamônio ([m-2HEA][Ac]) apresentaram, em condições anidras, condutividades e propriedades térmicas compatíveis para aplicações em PEMFC acima de 100oC. No entanto, as propriedades mecânicas e a solubilidade em água dos filmes formados por alginato de sódio e líquido iônico são um limitante a sua operação.
Desse modo, o presente trabalho insere-se no desenvolvimento da PEM para células a combustível, através da reticulação dessas membranas promissoras, a base de alginato e LIs próticos, aumentando a estabilidade química e suas propriedades mecânicas. Os filmes foram preparados através de solução aquosa de alginato e LIs, com adição de CaCl2 e posterior secagem em moldes de vidro. Os filmes serão caracterizados quanto a condutividade iônica, interações físico-químicas, propriedades térmicas, morfologia superficial e resistência à tração. Resultados mostram condutividade prótica de filmes contendo [m-2HEA][Ac] e [BHEA][Ac] reticulados a 1% de CaCl2, próxima a 2 mS/cm, sendo este um valor promissor para futura aplicação em PEMFC.