Comportamento dinâmico em células a combustível de baixa temperatura baseadas na oxidação de moléculas orgânicas pequenas

Resumo

Células a combustível de baixa temperatura, mais especificamente células a combustível de troca protônica (PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell) que operam através da eletro-oxidação de hidrogênio contaminado com CO podem exibir uma maior eficiência quando oscilações espontâneas de potencial emergem. Instabilidades cinéticas são comuns durante a eletro-oxidação de moléculas orgânicas como metanol, ácido fórmico e etanol, em meia-célula. Contudo, até o momento não há estudos sobre a emergência de instabilidades cinéticas em células unitárias que usam tais moléculas como combustível. O objetivo desse projeto é investigar o aparecimento e a evolução de comportamento dinâmico em células a combustível de baixa temperatura operando com as seguintes moléculas: metanol, ácido fórmico, etanol e dimetil éter. Avaliaremos se a operação da célula em regime oscilatório resulta em desempenho superior ao obtido em estado estacionário, como já relatado para a PEMFC alimentada com hidrogênio/CO. Para tanto serão realizados testes em célula unitária fazendo uso de: I) curvas de polarização sob controle potencio/galvanostático, II) mapeamento das condições oscilatórias dos diferentes combustíveis, III) investigação das instabilidades cinéticas e sua dependência com parâmetros como temperatura e concentração. Ademais, faremos uso de espectrometria de impedância eletroquímica como técnica auxiliar de caracterização do comportamento complexo. Por fim, através da técnica de cromatografia líquida de alto desempenho e espectrometria de massas on line serão avaliadas, respectivamente, as taxas de conversão e produção de espécies voláteis em regimes oscilatório e regular. (AU)