Membranas aniônicas produzidas por enxertia via irradiação para o uso em células a combustível alcalinas

• Processo: 16/13277-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 24 de outubro de 2016
• Vigência (Término): 23 de outubro de 2017
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Edson Antonio Ticianelli
• Beneficiário: Ana Laura Gonçalves Biancolli
• Supervisor: John Robert Varcoe
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Local de pesquisa: University of Surrey, Inglaterra
• Vinculado à bolsa: 15/09210-3 - Influência dos subprodutos da desidrogenação do etanol na eletrocatálise da reação de oxidação de hidrogênio em eletrólito ácido e alcalino, BP.DD
• Assunto(s): Eletroquímica Transplantes Eletrólitos poliméricos Células de combustível
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células a combustível alcalinas | enxertia via irradiação | membranas aniônicas | Eletroquímica

Resumo

Os eletrólitos sólidos baseados em membranas de troca aniônica são alternativas promissoras para o desenvolvimento de eletrólitos mais eficientes para células a combustível alcalinas (AFC), e esta nova classe de AFC é usualmente chamada Célula a Combustível de membrana de troca aniônica (AEMFC, do inglês Anion Exchange Membrane Fuel Cell). Em geral, as membranas aniônicas são polímeros ionoméricos, da mesma forma como membrana de troca de prótons, utilizadas nas famosas células PEM (Proton Exchange Membrane). No caso das AEMs, os íons hidroxila (OH-), ligados ionicamente ao grupo amônio quaternário, formam a rede de condução de cargas, as quais são caracterizadas por terem um elevado pH equivalente. Um ponto-chave no desenvolvimento das AEMs é a estabilidade química, térmica e mecânica das membranas, e estas são fortemente dependentes da natureza dos grupos funcionais (capazes de transportar os ânions hidroxila) e também da cadeia polimérica principal. Além da temperatura, a principal causa de degradação dos grupos aniônicos e cadeias poliméricas é a alcalinidade do meio. As membranas aniônicas mostram, em geral, valores de condutividade iônica menores do que as correspondentes membranas de troca protônica. Parte desta baixa condutividade ocorre em função do baixo número de íons OH-, resultante do baixo número de grupos catiônicos, como consequência do baixo grau de enxertia das cadeias laterais nos polímeros-base. Neste sentido, a pesquisa sobre metodologias sintéticas que forneçam a reticulação de um grande número de grupos catiônicos ao polímero-base é essencial para a obtenção de valores de condutividade satisfatórios. Neste contexto, o projeto envolverá, também, o desenvolvimento de eletrólitos poliméricos aniônicos, para o fornecimento de condutividade iônica aos eletrodos utilizados em células a combustível alcalinas. A preparação dos eletrodos, assim como a montagem do sistema, serão otimizadas de acordo com as características físico-químicas das membranas aniônicas utilizadas. (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)

GONCALVES BIANCOLLI, ANA LAURA; HERRANZ, DANIEL; WANG, LIANQIN; STEHLIKOVA, GABRIELA; BANCE-SOUALHI, RACHIDA; PONCE-GONZALEZ, JULIA; OCON, PILAR; TICIANELLI, EDSON A.; WHELLIGAN, DANIEL K.; VARCOE, JOHN R.; et al. ETFE-based anion-exchange membrane ionomer powders for alkaline membrane fuel cells: a first performance comparison of head-group chemistry. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 6, n. 47, p. 24330-24341, DEC 21 2018. (14/09087-4, 15/09210-3, 15/23621-6, 14/50279-4, 16/13277-9)

BIANCOLLI, ANA LAURA G.; LOPES, THIAGO; PAGANIN, VALDECIR A.; TICIANELLI, EDSON A.. PEM fuel cells fed by hydrogen from ethanol dehydrogenation reaction: Unveiling the poisoning mechanisms of the by-products. Electrochimica Acta, v. 355, SEP 20 2020. (16/13277-9, 14/22130-6, 15/09210-3, 13/16930-7, 17/15304-6)