Síntese e caracterização de membranas catiônicas base PVA para aplicação em célula a combustível

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorBrum, Fábio José Bento-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/6953906854061585-
Autor(es): dc.contributorCastro, José Adilson de-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4613010410524009-
Autor(es): dc.contributorSilva, Gilmar Clemente-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8955038610365803-
Autor(es): dc.contributorGambarato, Bruno Chaboli-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/7522865366797867-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/7400325444093643-
Autor(es): dc.creatorCadinelli, Bárbara Luiza Silva-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:39:45Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:39:45Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-11-20-
Data de envio: dc.date.issued2022-11-20-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/27013-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/774959-
Descrição: dc.descriptionO trabalho teve por objetivo preparar membranas hidrocarbônicas catiônicas a base de poli(álcool vinílico) (PVA), utilizando ácido cítrico e ácido 4­sulfo­ftálico, como agentes de reticulação, a fim de serem caracterizadas e modeladas para uso em célula a combustível como eletrólito polimérico (PEMFC). Nesse estudo, as reticulações foram realizadas em diferentes temperaturas e porcentagens dos agentes reticulantes. Os filmes foram caracterizados por análise termogravimétrica (TGA), elipsometria, FTIR­ATR, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e topografia via microscopia confocal. Eles também foram avaliados quanto à absorção de água por grau de inchamento, capacidade de troca iônica, concentração iônica, número de moléculas de água por grupo iônico e condutividade, a qual seus dados foram modelados por impedância eletroquímica. Entre os dados gerados pela análise termogravimétrica TGA, destaca­se a presença de um resíduo maior que o esperado para as membranas reticuladas com o ácido 4­ sulfo­ftálico (superior a 20%) em relação ao ácido cítrico (inferior a 1%), que pode advir de reações de ciclização com o enxofre presente no ácido 4­sulfo­ftálico, evidenciando a maior estabilidade térmica das membranas com grupo sulfônico na cadeia. Resultados de elipsometria apontaram que em relação às constantes dielétricas, os filmes com 50% do agente reticulante apresentaram uma tendência atípica comparada aos valores crescentes das menores concentrações. Os valores foram inferiores, ou similares, (Ɛ1 = 0,83 para ACIT e Ɛ1 = 2,81 para SULFO) aos obtidos pelas reticuladas com 30% (Ɛ1 = 2,08 para ACIT e Ɛ1 = 2,90 para SULFO), mas ainda superiores ao PVA puro (Ɛ1 = 0,6), fato que pode estar relacionado com o aumento do grau de reticulação, que pode reduzir a polarização. Em relação à condutividade, algumas membranas apresentaram valores na mesma ordem de grandeza da Nafion® (8,63 mS.cm­1 ), destacando­se os eletrólitos poliméricos com 50% de SULFO reticulada a 120˚C (0,827 mS.cm­1 ) e com mistura dos dois agentes reticulantes com concentração 10% em ambas as temperaturas (1,10 mS.cm­1 a 120˚C e 1,86 mS.cm­1 a 140˚C). As membranas foram sintetizadas pelo método adotado e apresentaram filmes homogêneos, boa estabilidade térmica, baixo grau de inchamento e o FTIR­ATR confirmou a reação de esterificação, ou seja, a inserção dos grupos hidrofílicos. Tais qualidades corroboram para o fato de que as membranas catiônicas sintetizadas tem potencial para serem utilizadas como membranas eletrolíticas em células a combustível, destacando os filmes reticulados com ácido 4­sulfo­ftálico por apresentar o melhor comportamento.-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-
Descrição: dc.descriptionIn this work, cationic hydrocarbon membranes were prepared with poly(vinyl alcohol) PVA and characterized. These membranes were synthesized based crosslinked with citric acid and 4­sulfophthalic acid and a mixture of them in order to be used in fuel cell, as polymer electrolyte. The crosslinking reactions were held in two different temperatures and three proportions of crosslinked agents. The PVA films were characterized by thermal analysis, ellipsometric analysis, ATR­FTIR, scanning electron microscopy (MEV) and topography by confocal microscopy. They also were analyzed as to water uptake by swelling degree, ion exchange capacity, ionic concentration, number of water molecules per ionic group and conductivity, which their data were modeled by electrochemical impedance. The TGA thermal analysis showed an unexpected larger residue of crosslinked membranes with of 4­ sulfophthalic acid (more than 20%) to compare with citric acid (less than 1%), which may be justified by complex reactions, like cyclization reactions, with the presence of the sulfur, highlighting the great thermal stability of the membranes with the sulfonic group in their chain. In relation of dielectric constants, the thin films with 50% of crosslinking agent showed an atypical behavior comparing of the other membranes with lower degrees of crosslinking that could be explained due to higher degree of crosslinked which may reduce the polarization. In relation to conductivity, some membranes showed values in the same magnitude than Nafion® (8.63 mS.cm­1 ), highlighting the polymeric electrolytes with 50% of SULFO crosslinked at 120˚C (0.827 mS.cm­1 ) and with a mixture of the two crosslinking agents with a content of 10% in both crosslinking temperatures (1.10 mS.cm­1 at 120˚C e 1.86 mS.cm­1 at 140˚C). The membranes were synthesized by the adopted method and showed films homogeneous, good thermal stability, low swelling degree and the FTIR­ATR analysis confirmed the etherification reaction, it means, the introduction of hydrophilic groups. These qualities corroborate with the potential use the cationic membranes synthesized in fuel cells, mainly the film crosslinked with 4­sulfophthalic for showing the best behavior.-
Descrição: dc.description100 p.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectPVA-
Palavras-chave: dc.subjectMembrana-
Palavras-chave: dc.subjectCélula a combustível-
Palavras-chave: dc.subjectElipsometria-
Palavras-chave: dc.subjectMembrana catiônica-
Palavras-chave: dc.subjectEletrólito-
Palavras-chave: dc.subjectCélula combustível-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Metalúrgica-
Palavras-chave: dc.subjectProdução intelectual-
Palavras-chave: dc.subjectPVA-
Palavras-chave: dc.subjectMembrane-
Palavras-chave: dc.subjectFuel cell-
Palavras-chave: dc.subjectEllipsometry-
Título: dc.titleSíntese e caracterização de membranas catiônicas base PVA para aplicação em célula a combustível-
Tipo de arquivo: dc.typeDissertação-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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