Membranas eletrólito híbridas à base de poli(indeno) sulfonado para uso em célula a combustível tipo PEMFC

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Marques, Jeanne Letícia da Silva
• Orientador(a): Forte, Maria Madalena de Camargo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Eletrólitos poliméricos; Polisulfona; Membranas poliméricas; Células a combustível
• Palavras-chave em Inglês: Electrolyte membrane; Sulfonate poly (indene); Polysulfone; Polyvinylidene fluoride; Nafion; PEMFC
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/193070

Neste trabalho foram preparadas membranas eletrólito poliméricas, a partir de polisulfona (PSU), poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF) e Nafion, com poli(indeno) sulfonado (SPInd) para avaliação de seu desempenho em células a combustível com membrana de troca protônica (PEMFC). Para tanto o poli(indeno) (PInd) foi sintetizado e sulfonado com ácido clorossulfônico para uso como polímero eletrólito na preparação das membranas. O poli(indeno) sulfonado foi obtido com grau de sulfonação (GS) de 35, 40 e 45%. As membranas foram preparadas por processo de evaporação do solvente (casting) variando-se a quantidade e o grau de sulfonação do SPInd, o tratamento térmico e modo de ativação das mesmas. Os polímeros e membranas eletrólitos foram caracterizados por FTIR, DSC e TGA. As membranas foram avaliadas quanto à absorção de água, capacidade de troca iônica, condutividade, permeabilidade ao etanol, e comportamento em protótipo de célula unitária tipo PEMFC. As membranas obtidas apresentaram em geral grau de inchamento inferior a 45%. As membranas eletrólito obtidas com polímero fluorado (Nafion) e SPInd foram as que apresentaram potencial para uso no protótipo PEMFC As membranas à base de polisulfona e poli(fluoreto de vinilideno) não apresentaram resistência mecânica suficiente para tal. A condutividade observada para as membranas Nafion/SPInd45, nas condições de ensaio avaliadas, foi a mesma ordem de grandeza daquela observada para a membrana comercial Nafion, de 1,74 x 10-2 S cm-1 a 2,41 x 10-2 S cm-1. A membrana eletrólito com melhor desempenho em protótipo PEMFC foi a Nafion/SPInd45-20, preparada com 20% de SPInd com GS de 45%, com curvas de polarização semelhantes às obtidas com a membrana Nafion sob mesmas condições. A potência máxima e potencial de circuito aberto obtidos a 80 ºC e 130 ºC com a membrana Nafion/SPInd45-20 foram de 388 mW/cm², 0,915V e 325 mW/cm², 0,893V, respectivamente.