Desenvolvimento de eletrólitos compósitos contendo partículas inorgânicas de alta condutividade protônica para células a combustível a etanol direto

• Processo: 13/50151-5
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2014
• Vigência (Término): 31 de janeiro de 2016
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Reginaldo Muccillo
• Beneficiário: Bruno Ribeiro de Matos
• Instituição-sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo, SP, Brasil
• Assunto(s): Etanol Híbridos

Resumo

A proposta deste projeto é a síntese e caracterização de condutores protônicos, tais como hidrogenosulfeto de césio (CsHSO4) e titanato de hidrogênio (H2Ti3O7.nH2O), para a fabricação de etetrólitos compósitos utilizando matriz Nafion para aplicação em células a combustível de etanol direto (DEFC) em temperaturas intermediárias (T > 130 ºC). O desenvolvimento de novos condutores protônicos é considerado uma etapa crucial para o aumento do desempenho de células a combustível e para o avanço desta tecnologia visandoà comercialização. O polímero Nafion, eíetrólito padrão das DEFCs possui baixa estabilidade mecânica e baixa condutividade em T > 100ºC e alta permeabilidade ao etanol limitando o aumento da temperatura de operação da DEFC. O aumento da temperatura da célula é apontado como uma estratégia promissora para aumentar o desempenho das DEFCs. Tais deficiências podem ser superadas com o uso de eletrólitos compósitos contendo partículas inorgânicas de afta condutividade protònica. Neste contexto, as partículas de CsHS04 e H2Ti3O7 serão fabricadas, respectivamente por meio de rotas inovadoras, como precipitação e por rota hidrotérmica. Nos titanatos será realizada a substituição parcial dos íons hidrogênio por íons césio para aumentar o distanciamento lamelar e promover o aumento da condutividade protônica. O CsHSO4 será precipitado e posteriormente adicionado em matriz hidrofóbica reticulada (Nafion modificado) com grupos funcionais capazes de formar ligações de hidrogênio com a fase inorgânica. Os filmes compósitos serão aplicados como eletrólitos em Células a combustível de etanol direto em T > 130 ºC. (AU)