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Síntese de membranas e ionômeros de troca aniônica para aplicação em dispositivos de conversão eletroquímica

Processo: 19/26955-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de abril de 2021
Situação:Interrompido
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Fabio Coral Fonseca
Beneficiário:Ana Laura Gonçalves Biancolli
Instituição-sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
Empresa:Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN)
Vinculado ao auxílio:17/11937-4 - Rota sustentável para a conversão de metano com tecnologias eletroquímicas avançadas, AP.PCPE
Bolsa(s) vinculada(s):21/14786-2 - Membranas de troca aniônica altamente estáveis: síntese e aplicações eletroquímicas, BE.EP.PD
Assunto(s):Membranas   Ânions   Ionômeros   Eletroquímica   Metano   Células de combustível
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Aemfc | Anion exchange membrane | Anion exchange membrane fuel cell | Electrochemical conversion of methane | Methane conversion | Membranas poliméricas condutoras de ânions

Resumo

As questões climáticas e a necessidade de reduzir as emissões de gases nocivos ao meio ambiente tem motivado a procura por fontes de energia limpas. Nesse contexto, a energia do hidrogênio e células a combustível desempenham um papel importante. Por outro lado, a produção de combustíveis fósseis para suprir a demanda energética ainda é majoritária e tem como um dos principais subprodutos o gás metano. Conversores eletroquímicos de metano se apresentam como uma tecnologia interessante de mitigação de potenciais efeitos de emissões de gases, com concomitante produção de energia. No contexto de produção de energia limpa e/ou minimizar efeitos de gases nocivos provenientes de combustíveis fósseis, o projeto ora proposto pretende atender essas expectativas a partir do desenvolvimento de membranas de troca aniônicas (AEMs) para serem utilizadas como eletrólito sólido em dispositivos eletroquímicos aplicados à tecnologia de células a combustível e conversores de metano a produtos de maior valor agregado, como metanol. Também pretende-se desenvolver os ionômeros de troca aniônica (AEIs) que serão utilizados como binders poliméricos nos eletrodos dos reatores eletroquímicos em questão. As AEMs são o principal componente dos sistemas eletroquímicos que operam em ambiente alcalino. Essas membranas têm inúmeras vantagens, como custo significativamente mais baixo em comparação ao estado-da-arte da membrana ácida (Nafion®), ambiente menos corrosivo e crossover de combustíveis do ânodo para o cátodo significativamente menor. No entanto, a principal razão pela qual as AEMs ainda não estão altamente disseminadas é a baixa estabilidade química dos grupos funcionais ligados a ela e aos ionômeros contra o ataque dos íons hidróxido (OH-), especificamente em meios de baixa hidratação. Entre os parâmetros que afetam a preparação das AEMs e AEIs sintetizados por enxertia via irradiação, encontram-se os diretamente relacionados à fonte de radiação (natureza da irradiação, taxa de dose e dose) e outros relacionados a componentes inerentes da reação de enxertia, tais como natureza do monômero, natureza do filme-base polimérico, concentração dos monômeros, adição de diluentes, adição de agentes de reticulação, temperatura de reação, adição de inibidor e espessura do filme; além da estrutura química da amina utilizada na reação de funcionalização. Sendo assim, visando a obtenção de materiais mais estáveis e com propriedades específicas, como altas capacidades de troca iônica (IEC), nesse estudo, pretende-se variar os parâmetros supracitados de forma a obter AEMs e AEIs inéditos e com posterior aplicação nos dispositivos eletroquímicos de interesse. (AU)

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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)
BIANCOLLI, ANA LAURA G.; BSOUL-HAJ, SAJA; DOUGLIN, JOHN C.; BARBOSA, ANDREY S.; DE SOUSA JR, ROGERIO R.; RODRIGUES JR, ORLANDO; LANFREDI, ALEXANDRE J. C.; DEKEL, DARIO R.; SANTIAGO, ELISABETE I.. High-performance radiation grafted anion-exchange membranes for fuel cell applications: Effects of irradiation conditions on ETFE-based membranes properties. JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, v. 641, . (19/26955-3, 14/09087-4, 17/11937-4)
BIANCOLLI, ANA LAURA G.; BARBOSA, ANDREY S.; KODAMA, YASKO; DE SOUSA, JR., ROGERIO R.; LANFREDI, ALEXANDRE J. C.; FONSECA, FABIO C.; REY, JOSE FERNANDO Q.; SANTIAGO, ELISABETE I.. Unveiling the influence of radiation-induced grafting methods on the properties of polyethylene-based anion-exchange membranes for alkaline fuel cells. Journal of Power Sources, v. 512, . (19/26955-3, 14/09087-4, 17/11937-4)

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