Membranas nanoestruturadas de Nafion obtidas por conforma????o por moldagem assistida por campo el??trico e magn??tico

• Autor(a) principal: SILVA, JAQUELINE de S. da
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30311
• topic: proton exchange membrane fuel cells; nanostructures; ion exchange; polytetrafluoroethylene; alignment; magnetic fields; electric fields; casting; vibrational states; infrared spectra; x-ray spectra; scattering; electric impedance; spectroscopy

Dentre os materiais aplicados como eletr??lito em c??lulas a combust??vel de membrana de troca prot??nica (PEMFC do ingl??s Proton Exchange Membrane Fuel Cell), os ion??meros perfluorados, como o Nafion, s??o os mais promissores por possu??rem alta condutividade prot??nica e estabilidade qu??mica. A estrutura do Nafion ?? composta pelo empacotamento eletrost??tico de agregados polim??ricos cil??ndricos que possuem maior condutividade prot??nica ao longo de seu comprimento. Destarte, o alinhamento dos agregados polim??ricos do Nafion pode permitir o aumento da condutividade ao longo da espessura do filme, visando o aumento do desempenho da PEMFC. A proposta deste trabalho de mestrado ?? investigar os mecanismos de polariza????o do Nafion e aplicar os conhecimentos obtidos para confec????o de filmes nanoestruturados por meio da aplica????o do campo el??trico e magn??tico. Para isso, membranas de Nafion com diferentes concentra????es de ??ons foram preparadas por substitui????o nucleof??lica para estudar o mecanismo de polariza????o e, a partir dos resultados obtidos, membranas de Nafion foram nanoestruturadas por conforma????o por evapora????o em molde (casting) assistido por campo el??trico e magn??tico. A caracteriza????o da microestrutura e das propriedades el??tricas das membranas polim??ricas fabricadas foi realizada por meio da espectroscopia vibracional no infravermelho (FTIR), espalhamento de raios X em baixo ??ngulo (SAXS), espectroscopia de imped??ncia el??trica (EIS) e microscopia de for??a at??mica (AFM). Os resultados obtidos no estudo das membranas com diferentes valores de peso equivalente mostraram que os dom??nios i??nicos do Nafion possuem alta polarizabilidade, a qual permitiu a nanoestrutura????o de tais dom??nios pela aplica????o de campo el??trico e magn??tico de baixa intensidade. Os filmes de Nafion conformados pelo m??todo de casting assistido por campo el??trico e magn??tico revelaram uma estrutura lamelar para o empacotamento dos dom??nios i??nicos. Testes iniciais de c??lulas a combust??vel usando os eletr??litos fabricados por meio da aplica????o do campo magn??tico indicaram um aumento pronunciado do desempenho.