Híbridos Nafion-SiO2 combinados com anodos de PtSn/C para DEFC de temperatura intermediária de operação
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2015
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SIMPÓSIO BRASILEIRO DE ELETROQUÍMICA E ELETROANALÍTICA, 20.
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Resumo
O etanol, como combustível de células a combustível de etanol direto (DEFCs), tem sido considerado uma
alternativa energética promissora devido à baixa toxicidade, elevada densidade energética teórica e ser
renovável e amigável ao meio-ambiente. No entanto, problemas relacionados ao baixo desempenho,
decorrente da incompleta oxidação e da contaminação catódica por álcoois, que permeiam o eletrólito
polimérico, inviabilizam a comercialização desses dispositivos. O aumento da temperatura de operação é
desejado, uma vez que as reações de eletro-oxidação são processos termoativados, contribuindo para o
aumento global no desempenho das DEFCs. No entanto, a temperatura de operação imposta pelo Nafion
(80 oC) é limitada pelo transporte protônico que, por sua vez, é fortemente dependente da água retida pela
membrana polimérica [1]. Uma abordagem interessante para prevenir efeitos de perda de condutividade do
Nafion, sobretudo em temperaturas superiores a 100°C, é a inserção de uma fase higroscópica, como SiO2
e TiO2, na matriz perfluorosulfonada ácida –fração condutora do Nafion– formando nanocompósitos híbridos
[2].
Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo a combinação de ânodos e eletrólitos otimizados para
operação em DEFC’s de temperaturas intermediárias (130 °C).
Membranas híbridas baseadas em Nafion-SiO2 foram sintetizadas pela incorporação e produção do óxido
de silício por rota sol-gel diretamente nos agregados iônicos de membranas de Nafion de diferentes
espessuras (95, 125 e 175 μm) e conformações (casting e extrusão) [3]. Eletrocatalisadores de PtSn/C de
diferentes composições foram sintetizados pelo método do poliol modificado a partir de dois redutores [4].
Ânodo e eletrólito otimizados foram avaliados em protótipos de DEFC nas temperaturas de operação de 80
e 130 °C.
As células a combustível unitárias usando eletrocatalisadores PtSn/C (75:25) e Nafion 117 não-modificado,
ambos comerciais, apresentaram uma densidade de potência máxima de 40 mW.cm-2 a 80 °C. A DEFC
composta por ânodo e eletrólito otimizados, ou seja, ânodo de PtSn/C (70:30) produzido pelo método do
poliol e eletrólito híbrido Nafion-SiO2 (13% em massa), apresentou uma densidade de potência máxima de
122 mW.cm-2, a 130 °C. O significativo aumento no desempenho das DEFCs é justificado pela aceleração
da reação de oxidação do etanol (ROE), sem a diminuição da condutividade iônica do Nafion em
temperaturas superiores a 100 °C.
Como referenciar
DRESCH, M.A.; GODOI, D.R.M.; VILLULLAS, H.M.; FONSECA, F.C.; SANTIAGO, E.I. Híbridos Nafion-SiO2 combinados com anodos de PtSn/C para DEFC de temperatura intermediária de operação. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE ELETROQUÍMICA E ELETROANALÍTICA, 20., 17-21 de agosto, 2015, Uberlândia, MG. Resumo... Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27420. Acesso em: 20 Mar 2026.
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