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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

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. Citações Web of Science: 68.

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