Fabricação de filmes ultrafinos automontados para aplicações em células a combustível - Miyazaki, Celina Massumi [UNESP] (2014)
As células a combustível de metanol direto (DMFCs) são promissoras devido à capacidade de geração de alta densidade de energia elétrica, no entanto, a alta permeabilidade da membrana de troca protônica ao combustível permite seu cruzamento do ânolo para o cátodo, que somado à lenta cinética de exidação do metanol, prejudicam a inserção destes dispositivos no mercado. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo a melhoria do desempenho de DMFCs utilizando a técnica de automontagem LbL (layer-by-layer) na modificação da membrana trocadora de prótons e construção de eletrodos para oxidação de metanol. Para a nanoesetruturação dos filmes, nanofolhas de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido estabilizados em PSS (poly(4styrenesulfonic acid) sodium salt), denominado GPSS, foram sintetizdos e aplicados como suspensões carregadaos negativamente na fabricação dos filmes LbL. Quando depositados sobre membranas comerciais de Nafion 212, apresentaram redução na permeabilidade ao metanol de até 80% e condutividade protônica superior a membrana pura. Os testes em DMFCs indicaram maior potencial de circuito aberto quando se empregou a membrana de Nafion revestida com os filmes LbL e densidade de potência de 83,5 mW.cm-2 (à 70ºC), superior ao resultado com a membrana pura (63,1 mW.com-2), devido à redução do cruzamento de metanol. Em relação a capacidade catalítica para oxidação de metanol, nanopartículas de platina foram sintetizadas por diferentes rotas e empregadas na fabricação de filmes LbL com polieletrólitos e/ou nanofolhas de grafeno sendo que os testes eletroquímicos indicaram correntes de oxidação superiores quando as nanopartículas foram depositadas sobre as nanofolhas de óxido de grafeno reduzidos. Sendo assim, filmes ultrafinos compostos por nanofolhas de grafeno podem contribuir significativamente para o desenvolvimento da tecnologia de DMFCs