Efeito da relaxação do polímero na cristalinidade, fase iônica e formação de grupos sulfônicos anidridos no Nafion
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2017
Autores IPEN
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SIMPÓSIO BRASILEIRO DE ELETROQUÍMICA E ELETROANALÍTICA, 21.
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Resumo
A relação entre as propriedades estruturais e elétricas de amostras de
Nafion preparadas sob tratamento térmico em diferentes temperaturas
(220 > T > 100 °C) foi investigada por espectroscopia no infravermelho (FTIR),
espalhamento de raios-X em baixo ângulo (SAXS), calorimetria diferencial exploratória
(DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA) e espectroscopia de impedância (IS). Os
resultados combinados de FTIR, SAXS, DSC, DMA revelaram que o tratamento
térmico em baixas umidades relativas altera a morfologia do Nafion irreversivelmente
devido a três características principais: i) o rearranjo das ligações de hidrogênio; ii) o
reordenamento da fase cristalina; e iii) a formação de grupos sulfônicos anidridos. No
entanto, a formação dos grupos anidridos é revertida pela reacidificação da membrana
em soluções ácidas. O aspecto mais importante da dinâmica dos três processos
descritos é que tais alterações são aceleradas acima de uma temperatura crítica: a
temperatura de término da transição α do Nafion (Tendα ~ 160 °C). A transição α é
atribuída ao enfraquecimento das interações eletrostáticas existentes entre os grupos
sulfônicos do Nafion, que permitem a movimentação de longo alcance das cadeias
poliméricas [1]. Este resultado indica que a maior dinâmica das cadeias do polímero
em T > Tendα é o principal fator envolvido na modificação irreversível da morfologia do
Nafion. As alterações da estrutura das ligações de hidrogênio afetaram negativamente
as propriedades elétricas do Nafion. O aumento da temperatura de tratamento térmico
reduz a condutividade protônica e aumenta a energia de ativação do transporte de
cargas no Nafion. Tais resultados são relevantes para a preparação de conjuntos
eletrodos-membrana (MEA) e para a operação de células a combustível de eletrólito
polimérico (PEFC) em altas temperaturas [1].
Como referenciar
MATOS, B.R.; SANTIAGO, E.I.; TOSCO, B.; REY, J.F.Q.; SILVA, J.S. da; SCHADE, U.; PUSKAR, L.; AZIZ, E.F.; FONSECA, F.C. Efeito da relaxação do polímero na cristalinidade, fase iônica e formação de grupos sulfônicos anidridos no Nafion. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE ELETROQUÍMICA E ELETROANALÍTICA, 21., 17-21 de abril, 2017, Natal, RN. Resumo... Campinas, SP: Galoá, 2017. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/31189. Acesso em: 30 Dec 2025.
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