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Fabricação de filmes ultrafinos automontados para aplicações em células combustíveis

Processo: 10/13033-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2010
Vigência (Término): 30 de setembro de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Antonio Riul Júnior
Beneficiário:Celina Massumi Miyazaki
Instituição-sede: Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Sorocaba , SP, Brasil
Assunto(s):Polímeros condutores   Filmes automontados   Filmes ultrafinos   Nanopartículas metálicas

Resumo

O presente projeto visa à fabricação de filmes automontados (LbL, do inglês layer-by-layer) de polímeros condutores (polipirrol e PEDOT), polieletrólitos convencionais (PSS, PEI, ...) e nanopartículas de platina sobre membranas de Nafion®, com o intuito de verificar sua posterior aplicação em células combustíveis. Alternativamente, pretendemos utilizar o Nafion® como poliânion e também aplicá-lo na fabricação dos filmes LbL. Estudaremos como os filmes ultrafinos fabricados em diferentes arquiteturas supramoleculares interferirão na atividade catalítica de células combustíveis a base de membrana de troca de prótons, particularmente as PEMFC (do inglês Proton Exchance Membrane Fuel Cell) e DMFC (do inglês Direct Methanol Fuel Cell), tendo em mente a redução de tamanho e aumento de eficiência das mesmas. Até o momento, os filmes LbL têm sido fracamente explorados em células combustíveis, mas resultados recentes indicam que a deposição de filmes LbL em membranas de Nafion® resulta em uma redução de 40% na permissividade de metanol e um aumento quase duas vezes na condução protônica, em relação ao Nafion® puro. Neste sentido, o uso de polímeros condutores é altamente promissor pela disponibilização de sítios de carga que poderão contribuir para o aumento de condutividade protônica do Nafion®, além de oferecerem maior estabilidade química e mecânica às membranas de troca iônica em ambientes fortemente oxidativos e redutivos. A incorporação de nanopartículas de platina nas estruturas dos filmes LbL poderá reduzir custos e aumentar a atividade catalítica das membranas formadas, havendo a possibilidade de, concomitantemente, colaborar na diminuição da permeação de metanol e aumentar a condutividade de prótons. As análises de permeabilidade à metanol, capacidade de troca iônica e absorção de água determinarão qual a arquitetura molecular mais adequada para aplicação em células combustíveis, e, se conseguirmos aperfeiçoar uma estrutura LbL que viabilize este tipo aplicação, temos como meta final montá-las em dispositivos lab-on-a-chip, pela versatilidade oferecida na composição e integração destes na montagem de microcélulas combustíveis, de elevado interesse comercial hoje em dia.

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)
MIYAZAKI, CELINA M.; MARIA, MARCO A. E.; BORGES, DAIANE DAMASCENO; WOELLNER, CRISTIANO F.; BRUNETTO, GUSTAVO; FONSECA, ALEXANDRE F.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; PEREIRA-DA-SILVA, MARCELO A.; DE SIERVO, ABNER; GALVAO, DOUGLAS S.; RIUL, JR., ANTONIO. Experimental and computational investigation of reduced graphene oxide nanoplatelets stabilized in poly(styrene sulfonate) sodium salt. Journal of Materials Science, v. 53, n. 14, p. 10049-10058, JUL 2018. Citações Web of Science: 3.
ALMEIDA, TIAGO P.; MIYAZAKI, CELINA M.; PAGANIN, VALDECIR A.; FERREIRA, MARYSTELA; SAEKI, MARGARIDA J.; PEREZ, JOELMA; RIUL, JR., ANTONIO. PEDOT:PSS self-assembled films to methanol crossover reduction in Nafion (R) membranes. Applied Surface Science, v. 323, p. 7-12, DEC 30 2014. Citações Web of Science: 5.

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