Membranas à base de celulose bacteriana para pilhas de combustível

• Autor(a) principal: Gadim, Tiago Daniel Oliveira
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/10896
• topic: Engenharia de materiais; Pilhas de combustível; Electrólitos poliméricos; Celulose

O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma nova geração de eletrólitos poliméricos de origem renovável baseados em celulose bacteriana com funcionalização ácida, para aplicação em pilhas de combustível. Mantas de celulose produzidas em laboratório pela bactéria Gluconacetobacter sacchari, são utilizadas para no seu seio polimerizar o ácido poli (4-estireno sulfónico) na sua forma ácida, deste modo conferindo elevada condução protónica à membrana. O polímero é estabilizado na nanoestrutura celulósica por reticulação. As propriedades físico-químicas desta nova geração de membranas foram avaliadas por várias técnicas, nomeadamente a análise termogravimétrica, a difração de raios-X, a espetroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, tendo também sido medidas as capacidades de troca iónica e de absorção de água. A microestrutura foi analisada por microscopia eletrónica de varrimento. Finalmente, a condutividade protónica dos eletrólitos foi avaliada por espectroscopia de impedância eletroquímica em diferentes condições de temperatura e de humidade relativa. Os resultados mostram que estas membranas são termicamente estáveis até 165 °C, mantendo uma concentração de grupos ácido que varia de 1,8 a 2,3 mmol[H+]g-1, dependendo da quantidade de agente reticulante incorporado (entre 10 e 40% da massa de monómero). Estes valores são claramente superiores aos referenciados para os polímeros comerciais Nafion® (1 mmol[H+].g-1) e Aquivion® (1,2 mmol[H+].g-1). A condutividade protónica a 94 °C varia entre 1,410-3 S.cm-1 para uma humidade relativa de 30% e 1,110-1 S.cm-1 a 98%, valores comparáveis ou mesmo superiores aos obtidos com os materiais comerciais de referência, sendo uma indicação clara do potencial das membranas desenvolvidas neste trabalho para aplicação como eletrólitos em pilhas de combustível.