Síntese e caracterização de membranas de troca protônica orgânico-inorgânicas para aplicação em célula combustível

Abstract

A crise de combustíveis, ocorrendo há três décadas, têm impulsionado pesquisas em busca de fontes alternativas de produção energética, células combustíveis à membrana de troca protônica têm se destacado pela sua fácil e versátil aplicação. A membrana de troca protônica, seu principal componente, com temperatura de trabalho usual até 80 °C, teria aumento na eficiência de conversão energética e redução de custos se operasse acima de 100 °C, porém, a membrana comercial limita a tecnologia devido sua necessidade de utilizar água como eletrólito e a partir de 80 °C a membrana começa a desidratar. A substituição da água por outro eletrólito surge para superar tais obstáculos. A síntese de membranas com óxido de silício funcionalizado com líquido iônico, substituinte da água como eletrólito, se destaca por sua associação com polímeros orgânicos que tem demonstrado sucesso na literatura pelas vantagens, como aumento da temperatura de operação e aumento da estabilidade físico-química. Os líquidos iônicos próticos apresentam maior estabilidade físico-química, não-inflamabilidade e capacidade condutora elevada, sendo eletrólitos promissores para essas membranas. O óxido de silício tipo SBA-15® apresenta alta porosidade, elevada área de superfície e capacidade de funcionalização pelos líquidos iônicos próticos, assim, o uso de SBA-15® é promissor para aplicação na célula combustível. Neste trabalho, sintetizou-se membranas contendo SBA-15® e líquido iônico prótico a base de imidazol, 1-Metil-3-(3-trietoxisililpropil) imidazól, funcionalizado e não funcionalizado na matriz inorgânica, aliado a isto, utilizou-se os polímeros trietilenoglicol dimetacrilato (TEGMETA) e polipropileno óxido de massa molar 300g/mol (PPO-300) para compor a parte orgânica da matriz, combinando as vantagens dos materiais de ambos os tipos. As séries sintetizadas e submetidas a espectroscopia de impedância complexa demonstraram que o PPO-300 pode interferir nas medidas de condutividade, a concentração de líquido iônico é diretamente proporcional a condutividade, o SBA-15® funcionalizado é superior ao não funcionalizado e a busca por matrizes totalmente anidras é o futuro promissor de pesquisas desse tipo.