Estudos teóricos e experimentais do transporte de água na membrana em células a combustível de eletrólito polimérico sólido

• Ano de defesa: 2001
• Autor(a) principal: Passos, Raimundo Ribeiro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: células a combustível; eletrólito sólido; fuel cells; membranas poliméricas; polymer membranes; solid electrolyte; transporte de água; water transport
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-27112025-154704/

Neste trabalho, é realizado um estudo teórico e experimental sistemático das características operacionais (E vs. i) de células a combustível de eletrólito polimérico (membranas de Nafion®), com o objetivo de verificar os eventuais efeitos do transporte de água na membrana sob diversas condições. O estudo levou em consideração o uso de membranas com e sem impregnação com ácido fosfotunguístico (HPW), a dependência das propriedades do eletrólito com a temperatura da célula e dos umidificadores gasosos, a variação do conteúdo de Nafion® e de Teflon® nos eletrodos e a espessura da membrana. Uma análise modelística é feita, tendo-se como ponto de partida as bases conceituais e o formalismo já desenvolvidos na literatura. Os estudos relativos à impregnação da membrana com HPW basearam-se em trabalhos prévios promissores quanto à supressão do transporte de água, mas que necessitavam de confirmação. Observou-se que a presença do HPW provoca um aumento do efeito resistivo da membrana, provavelmente decorrente da degradação do polímero, o que se mostrou mais importante do que as vantagens da melhor retenção de água. O HPW também influencia na condutividade do eletrólito contido no eletrodo, principalmente naquele onde ocorre a reação de redução de oxigênio. O conteúdo de Nafion® nos eletrodos não apresentou influência significativa na retenção da água gerada eletroquimicamente no cátodo. Já os conteúdos de Teflon® variando de 30 a 40 % provocam um pequeno efeito em altas densidades de corrente. Na análise da influência da espessura da membrana, concluiu-se que o melhor equilíbrio do conteúdo de água se dá em membranas mais finas, contudo, com a diminuição da temperatura dos umidificadores, há um decaimento no desempenho do eletrólito, independentemente de sua espessura.