Membranas de troca aniônica baseadas em compósitos de polietileno de alta densidade e dióxido de silício para aplicação em células a combustível

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de membranas de troca aniônica (AEMs) baseadas em compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) e dióxido de silício (SiO2), processados por extrusão e modificados por enxertia induzida por radiação.O objetivo central foi avaliar, reposta de desempenho e estabilidade nas AEMs compósitas com diferentes cargas de SiO2 (2, 5 e 10% em massa) como eletrólito polimérico em células a combustível de membrana de troca aniônica (AEMFC). Os resultados de condutividade iônica indicaram que a incorporação de SiO2 nas AEMs favoreceu o transporte de íons OH- , com os valores de condutividade aumentando proporcionalmente ao teor de carga. A AEM com carga de 10% de SiO2 atingiu a condutividade máxima de aproximadamente 225 mS cm-1 a 80 °C, enquanto o PEAD puro registrou 180 mS cm-1. Esse ganho é majoritariamente atribuído à maior hidrofilicidade, que otimiza a retenção de água na matriz polimérica e promove um melhor balanço hídrico dentro das membranas, favorecendo assim o transporte iônico.Nos testes de desempenho em célula unitária, o PEAD puro apresentou a maior densidade de potência máxima (750 mW cm-2), enquanto os compósitos apresentaram densidades de potência, chegando a 600 mW cm-2 para a amostra com 10% de SiO2. Entretanto, os ensaios de estabilidade de (100 h) revelaram o benefício da fase inorgânica na durabilidade da membrana quando em operação, apresentando o compósito de PEAD/SiO2 - 10% a menor perda da condutividade em função do tempo (0.03% h -1).