Desenvolvimento de revestimento eficiente para proteção contra corrosão nas placas bipolares metálicas de eletrolisadores de água PEMWE

• Processo: 25/21066-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Silas Derenzo
• Beneficiário: Genilson Reinaldo da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisas Tecnológicas S/A (IPT). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 24/01059-3 - Centro de Ciências para o Desenvolvimento em Energias do Futuro - CENF, AP.CCD
• Assunto(s): Corrosão Revestimentos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: corrosão | Eletrolizadores | Pemwe | Placas Bipolares | Revestimento | Desenvolvimento de revestimento

Resumo

A eletrólise acoplada a fontes de energia renovável é o método mais promissor para a produção de hidrogênio verde. As células eletrolisadoras do tipo PEMWE (Proton Exchange Membrane Water Electrolyzer) vêm ganhando destaque como uma tecnologia promissora para a produção de hidrogênio verde, devido à sua capacidade de produzir hidrogênio comprimido e de alta pureza em temperaturas operacionais relativamente brandas e também à sua alta densidade de corrente, resposta dinâmica rápida e operação em condições mais compactas e seguras quando comparadas a outras tecnologias de eletrólise. Os principais componentes de célula a combustível PEM são as placas bipolares, as quais contém os canais de fluxo de reagentes (BPP - Bipolar Plate), que representa cerca de 80% do peso total e cerca de 30% do custo total da célula, e o conjunto de eletrodos de membrana (MEA - Membrane Electrode Assembly). os componentes internos da célula, como as placas bipolares metálicas, estão sujeitos a condições severas de operação, como ambiente ácido, alta umidade, corrente elétrica elevada e íons flúor proveniente da degradação da membrana, o que pode comprometer a durabilidade e a eficiência do sistema. Nesse contexto, o desenvolvimento de materiais e revestimentos que aumentem a estabilidade e o desempenho dos componentes é essencial para a viabilização comercial e o uso em larga escala da tecnologia PEMWE. Um dos principais obstáculos é a durabilidade dos componentes internos, especialmente das placas bipolares metálicas, que estão expostas a um ambiente altamente ácido, úmido e oxidante, favorecendo processos de corrosão e perda de condutividade. Além disso, a membrana polimérica condutora de prótons e os catalisadores utilizados (frequentemente compostos por metais nobres como platina e irídio) também sofrem degradação ao longo do tempo, o que impacta diretamente na eficiência e na vida útil do sistema.Superar esses desafios é essencial para ampliar a viabilidade comercial da tecnologia PEMWE e impulsionar a economia do hidrogênio verde. Diante da crescente demanda por soluções sustentáveis para a transição energética, o hidrogênio verde surge como vetor estratégico, especialmente quando associado a fontes renováveis intermitentes como solar e eólica. Neste contexto, os eletrolisadores de membrana de troca protônica (PEMWE) têm se destacado por sua capacidade de operar de forma dinâmica, com alta densidade de corrente e resposta rápida a variações de carga. A eficiência e durabilidade desses sistemas dependem diretamente da performance de seus componentes-chaves - membrana, eletrodos, placas bipolares e seus revestimentos - que devem resistir às condições eletroquímicas severas do ambiente ácido e oxidante. Assim, este trabalho se dedica à investigação e desenvolvimento de estratégias de proteção de placas bipolares metálicas por meio de revestimentos funcionais, visando contribuir para o aumento da vida útil e a redução de custos operacionais dos eletrolisadores PEMWE.