Deposição de carbono em MCF para uso como suporte catalítico na aplicação em células a combustível

Abstract

A demanda de energia elétrica no mundo tende a aumentar a cada ano, e, com isso, a preocupação sobre o uso demasiado de combustíveis fósseis. Existem alternativas de geração eficiente de energia elétrica com baixo impacto ambiental, as chamadas células a combustível, que são dispositivos capazes de converter energia química em energia elétrica, por meio de reações eletroquímicas. Essa conversão é realizada por meio de um combustível, no caso, o hidrogênio. O presente estudo teve como objetivo a produção de células a combustível de membrana trocadora de prótons utilizando como suporte o grafeno impregnado com a platina em um material resistivo conhecido como espuma mesocelular (MCF), pois o grafeno é um material condutor e a platina é um ótimo eletrocatalisador. As sínteses de formação de grafeno foram realizadas através do método de deposição química de vapor na MCF impregnada com um suporte metálico, necessário para a deposição de carbono. Em seguida, foi feita a impregnação do material condutor em camadas difusoras que atuam como ânodo e cátodo em células a combustível, para posteriormente serem testadas. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia Raman, difração de Raios X e análise de carbono e hidrogênio por combustão (CHN). Os resultados demonstraram que não houve formação de grafeno, e sim de carbono amorfo, que possui condutividade elétrica suficiente para a célula a combustível funcionar. O teste em célula da amostra Pt-Gra-Cu/MCF obteve melhor desempenho em comparação ao teste em célula da amostra Gra-Pt/MCF, devido à maior quantidade de carbonos sp2, responsáveis pela mobilidade de elétrons, gerando energia elétrica através da densidade de potência. Os valores obtidos foram inferiores aos encontrados na literatura devido ao possível recobrimento do catalisador ou à baixa condutividade elétrica do carbono amorfo impregnado na MCF em comparação ao grafeno ou ao carbono amorfo puro (Vulcan® XC72) utilizado em células comerciais.