Membranas Híbridas com Potencial Uso em Células a Combustível – Parte 1: Nanocompósitos de Poli(eterimida) Sulfonada

Polímeros, vol. 24, n. 4, p. 464-473, 2014, ISSN 0104-1428

Figura: Curvas de módulo de perda das amostras (a) PEI pura e blenda (b) nanocompósitos com argila não modificada, (c) nanocompósitos com argila modificada e (d) comparação entre amostra com argila mofidicada e natural.
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Writers: Ana Catarina de Oliveira Gomes, Beatriz Uieda, Andre Akio Tamashiro, Adhemar Collà Ruvolo Filho, Luiz Antonio Pessan

Palavras-chave: Membrana polimérica, nanocompósito polimérico, célula a combustível, eletrólito polimérico

Resumo: Células a combustível usando membranas poliméricas condutoras de íons representam uma alternativa interessante para substituição de matrizes energéticas convencionais baseadas em combustíveis fósseis e para a geração de energia com mínimo impacto ambiental. Entretanto, as membranas poliméricas atualmente disponíveis apresentam certas propriedades intrínsecas que diminuem a eficiência e a durabilidade sob uso das células construídas, sendo as principais desvantagens o limite de temperatura de uso (devido a necessidade de presença de água para a condução iônica) e suscetibilidade a degradação mecânica, térmica e química. O presente trabalho tem como objetivo a obtenção, caracterização e avaliação do desempenho de membranas poliméricas híbridas baseadas em poli(éter imida) (PEI), um polímero com excelente resistência mecânica e química, e cuja condutividade protônica independe da presença de água, possibilitando o uso a temperaturas mais elevadas. As membranas poliméricas baseadas em poli(éter imida) foram modificadas quimicamente visando o aumento em seu caráter de condutor iônico. A incorporação de um argilomineral com escala nanométrica visou um aumento na resistência mecânica e térmica das membranas obtidas, condições fundamentais para a durabilidade sob uso de células a combustível, além de aumento de propriedades de barreira em relação aos gases de processo. As membranas foram avaliadas por FTIR, DSC, TGA, DMA, densidade, inchamento em água, transmissão de vapor de água e resistência à migração iônica. Os resultados obtidos são promissores, visto que foi possível alterar a propriedade condutora da membrana, sem perdas excessivas na resistência térmica e mecânica.

Hybrids Membranes with Potential Use in Fuel Cells – Part 1: Sulphonated Poly (etherimide) Nanocomposites

Keywords: Polymeric membrane, nanocomposite, fuel cell, polymeric electrolyte

Abstract: Fuel Cells based in polymeric membranes are an alternative for the conventional energetic matrices based on fossil fuel and generation of energy with minimum environmental impact. However, polymeric membranes available nowadays for this specific use have some disadvantages, like low efficiency and cell durability. The aim of this work was to prepare and to characterize hybrid polymeric membranes for application as hydrogen fuel cell electrolytes. Membranes based in poly(ether imide) were chemically modified with sulfur groups to increase their ionic conductivity. The incorporation of mineral clay in nanometric scale aims to increase their mechanical and thermal properties. The membranes were evaluated by FTIR, DSC, TGA, DMA, density, hot water uptake, water vapor transmission and ionic migration resistance. The results leaded to a better structure versus properties balance, aiming the high performance
of the obtained membranes.

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Membranas Híbridas com Potencial Uso em Células a Combustível – Parte 2: Nanocompósitos de Poli(Carbonato) Sulfonado

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