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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18914
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Desenvolvimento de Membranas Condutoras de Prótons Baseadas em Poliuretanos e Líquidos Iônicos Próticos |
Título(s) alternativo(s): | Development of proton exchange membranes based on polyurethanes and protic ionic liquids |
Autor: | Nascimento, Alene Dutra ![]() |
Primeiro orientador: | Reis, Rodrigo Azevedo dos |
Primeiro coorientador: | Silva, Silvana Mattedi e |
Primeiro membro da banca: | Furtado, José Geraldo de Melo |
Segundo membro da banca: | Delpech, Marcia Cerqueira |
Terceiro membro da banca: | Senna, Lilian Ferreira de |
Resumo: | Células a combustível (FC - Fuel Cells) são equipamentos que convertem a energia química de uma reação de oxidação de um combustível em energia elétrica. Dentre os diferentes tipos de FC predomina a de eletrólito polimérico. Ela possui características atraentes como alta densidade energética, partida rápida e alta eficiência. Contudo, os problemas oriundos de sua operação a baixas temperaturas tem impedido a disseminação de sua comercialização. Operação a altas temperaturas contorna esses problemas, porém traz a limitação da necessidade de umidificação de certas membranas nessas condições, pois a condutividade iônica destas depende da água. Uma das possíveis soluções é o uso de membranas de poliuretano, que são versáteis devido à vasta possibilidade de combinações entre monômeros, dopadas com líquidos iônicos próticos, que possuem um próton reativo, o que o torna atraente para o uso em células a combustível. Portanto, o objetivo deste trabalho foi introduzir a um filme de poli(uretano ureia) diferentes líquidos iônicos, com variação do tamanho da cadeia apolar do ânion, em diferentes teores. Essas membranas foram caracterizadas quanto a condutividade, resistência térmica e morfologia. Os valores de condutividade encontrados foram, no mínimo, duas ordens de grandeza menores do que os das membranas comercialmente utilizadas para esse fim. A introdução do líquido iônico diminuiu a resistência térmica do material, mas aumentou sua resistência ao etanol, um dos combustíveis em potencial para FC. Além disso, diferentes técnicas de caracterização indicaram forte interação entre os líquidos iônicos e a região flexível do polímero, com maiores cadeias apolares do ânion apresentando as interações mais fortes. |
Abstract: | Fuel cells (FC) are devices that convert the chemical energy from an oxidation reaction into electrical energy. Among the different types of FC, the proton exchange membrane FC predominates. It has attractive traits like high power density, quick startup and high efficiency. However, problems originated from its operation at low temperatures have prevented its market expansion. Operation at high temperatures overcomes these problems, but it brings the necessity of humidification to certain membranes whose ionic conductivity depends on water. One of the possible solutions is the use of a polyurethane membrane, because of their potential versatility due to the vast possibility of combination between monomers, doped with protic ionic liquids, that possess a reactive proton, making it attractive for its use on fuel cells. Therefore, the goal of this study was to introduce different ionic liquids in a poly(urethane urea) membrane, varying the size of the apolar chain of the ionic liquid and its content. The membranes were characterized in terms of ionic conductivity, thermal resistance and morphology. The ionic conductivity found was at least two orders of magnitude lower than those of the commercial membrane used in this application. The introduction of the ionic liquid lowered the thermal resistance of the material, but raised the resistance to ethanol, one of the potential fuels for FC. Beyond that, different characterization techniques indicated interaction between the ionic liquids and the flexible domains of polymer chains, with larger apolar chains showing stronger interactions. |
Palavras-chave: | Fuel cells Poly(urethane urea) Protic ionic liquids Membranas Poliuretanos Líquidos iônicos Células a combustível Poli(uretano ureia) Líquidos iônicos próticos |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | NASCIMENTO, Alene Dutra. Desenvolvimento de Membranas Condutoras de Prótons Baseadas em Poliuretanos e Líquidos Iônicos Próticos. 2016. 142 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Estado do Rio de Janeiro. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18914 |
Data de defesa: | 9-Mar-2016 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Química |
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Dissertação - Alene Dutra Nascimento - 2016 - Completa.pdf | 3,45 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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