Síntese e caracterização de nanocompósitos nafion-óxidos higroscópicos para aplicação como membranas auto-umidificadas em células a combustível de membrana de troca protônica de temperatura intermediária

• Processo: 04/04555-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2005
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2009
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química
• Pesquisador responsável: Elisabete Inacio Santiago
• Beneficiário: Elisabete Inacio Santiago
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 04/12468-8 - Síntese e caracterização de nanocompósitos nafion-óxidos para aplicação como membranas autoumidificadas em células a combustível de membrana de troca protônica de temperatura intermediária, BP.JP
• Assunto(s): Células de combustível Nanocompósitos Processo sol-gel
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Celulas A Combustivel | Membranas Perfluorinadas | Nafion | Nanocompositos | Pemfc | Processos Sol-Gel
• Publicação FAPESP: https://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/Investindo...pesquisadores_323_232_232.pdf

Resumo

Este projeto de pesquisa tem como objetivo a síntese e caracterização físico-química de compósitos baseados em membranas perfluorinadas (Nafion®) e óxidos metálicos higroscópicos, visando à aplicação como membranas auto-umidificadas em células a combustível de membrana de troca protônica de temperatura intermediária. Óxidos metálicos higroscópicos, tais como TiO2, ZrO2, SiO2 e as combinações destes, serão preparados a partir de processos sol-gel. Membranas de Nafion® comerciais de diferentes espessuras serão utilizadas como matriz polimérica. Os compósitos serão obtidos por imersão dos polieletrólitos em sóis precursores de óxidos metálicos em diferentes tempos e submetidos a diferentes tratamentos térmicos. Os materiais resultantes serão caracterizados por espectroscopia de infravermelho (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e/ou de transmissão (MET), análise termogravimétrica (TGA) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX) com o objetivo de se avaliar o grau de impregnação do óxido metálico, morfologia e estabilidade térmica desses compósitos. Propriedades, tais como a capacidade de retenção de água (water uptake) e a condutividade iônica, serão determinadas por técnicas gravimétricas e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), respectivamente. Medidas de polarização serão realizadas por meio do levantamento sistemático de curvas de polarização em estado estacionário. Para tanto, conjuntos membranas-eletrodo serão construídos, utilizando-se eletrodos de difusão de gás compostos por particulados de Pt dispersos em carbono de elevada área superficial. Os conjuntos membranas-eletrodo serão dispostos em células a combustível unitárias alimentadas com os combustíveis H2, mistura H2/CO ou metanol no ânodo e O2 no cátodo. Por fim, tem-se como objetivo propor um modelo que possa levar a uma melhor compreensão dos processos de condução de água e prótons nesses materiais. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SANTIAGO, E. I.; ISIDORO, R. A.; DRESCH, M. A.; MATOS, B. R.; LINARDI, M.; FONSECA, F. C.. Nafion-TiO2 hybrid electrolytes for stable operation of PEM fuel cells at high temperature. Electrochimica Acta, v. 54, n. 16, p. 4111-4117, JUN 30 2009. (04/04555-8, 02/01131-7)