As questões climáticas e a necessidade de reduzir as emissões de gases nocivos ao meio ambiente tem motivado a procura por fontes de energia limpas. Nesse contexto, a energia do hidrogênio e células a combustível desempenham um papel importante. Por outro lado, a produção de combustíveis fósseis para suprir a demanda energética ainda é majoritária e tem como um dos principais subprodutos o gás metano. Conversores eletroquímicos de metano se apresentam como uma tecnologia interessante de mitigação de potenciais efeitos de emissões de gases, com concomitante produção de energia. No contexto de produção de energia limpa e/ou minimizar efeitos de gases nocivos provenientes de combustíveis fósseis, o projeto ora proposto pretende atender essas expectativas a partir do desenvolvimento de membranas de troca aniônicas (AEMs) para serem utilizadas como eletrólito sólido em dispositivos eletroquímicos aplicados à tecnologia de células a combustível e conversores de metano a produtos de maior valor agregado, como metanol. Também pretende-se desenvolver os ionômeros de troca aniônica (AEIs) que serão utilizados como binders poliméricos nos eletrodos dos reatores eletroquímicos em questão. As AEMs são o principal componente dos sistemas eletroquímicos que operam em ambiente alcalino. Essas membranas têm inúmeras vantagens, como custo significativamente mais baixo em comparação ao estado-da-arte da membrana ácida (Nafion®), ambiente menos corrosivo e crossover de combustíveis do ânodo para o cátodo significativamente menor. No entanto, a principal razão pela qual as AEMs ainda não estão altamente disseminadas é a baixa estabilidade química dos grupos funcionais ligados a ela e aos ionômeros contra o ataque dos íons hidróxido (OH-), especificamente em meios de baixa hidratação. Entre os parâmetros que afetam a preparação das AEMs e AEIs sintetizados por enxertia via irradiação, encontram-se os diretamente relacionados à fonte de radiação (natureza da irradiação, taxa de dose e dose) e outros relacionados a componentes inerentes da reação de enxertia, tais como natureza do monômero, natureza do filme-base polimérico, concentração dos monômeros, adição de diluentes, adição de agentes de reticulação, temperatura de reação, adição de inibidor e espessura do filme; além da estrutura química da amina utilizada na reação de funcionalização. Sendo assim, visando a obtenção de materiais mais estáveis e com propriedades específicas, como altas capacidades de troca iônica (IEC), nesse estudo, pretende-se variar os parâmetros supracitados de forma a obter AEMs e AEIs inéditos e com posterior aplicação nos dispositivos eletroquímicos de interesse. (AU)

Maneiras de se produzir hidrogênio limpo e combustíveis alternativos para uso em células a combustível têm sido um dos grandes desafios para aqueles que procuram por fontes de energia limpa e renovável. Recentemente, foi desenvolvido em nosso laboratório um sistema em que o etanol é desidrogenado em um reator acoplado à uma célula a combustível (PEMFC) e o hidrogênio resultante dessa reação é utilizado como combustível. A eficiência da célula foi de 70% em relação a uma célula alimentada com hidrogênio puro. O motivo dessa perda de eficiência ainda não é bem compreendido, sendo este o foco do estudo proposto neste trabalho. Pesquisas sobre a contaminação de células PEM por várias impurezas, como por exemplo, CO, metanol, ácido fórmico, etc., já foram feitas, mas, até o momento, nada foi encontrado sobre a influência dos subprodutos da reação de desidrogenação do etanol nesse tipo de célula, ou seja, etanol não reagido, acetaldeído, acetato de etila, crotonaldeído, acetona, butanol e butanona. Além disso, devido à ausência de CO2, o hidrogênio produzido tem grande potencial para ser utilizado em células alcalinas (AFC) e, portanto, estudos da influência desses contaminantes sobre o desempenho do ânodo nesse tipo de célula também são altamente relevantes. Diante disso, propõe-se aqui uma nova vertente de pesquisa, onde o hidrogênio será contaminado pelos produtos em questão e as influências destes sobre os desempenhos das PEMFC e AFC serão estudadas; propõe-se, ainda, que esses estudos sejam feitos sobre os seguintes catalisadores anódicos: Pt/C, Pt-Pd/C, Pt-Sn/C e Pt-W/C. A meta principal é entender como as impurezas afetam o desempenho da célula e, após isso, buscar catalisadores e/ou sistemas para minimizar os seus efeitos. (AU)

Maneiras de se produzir hidrogênio limpo e combustíveis alternativos para uso em células a combustível têm sido um dos grandes desafios para aqueles que procuram por fontes de energia limpa e renovável para uso em veículos elétricos, telefones celulares, e outros aparelhos do dia-a-dia. Recentemente, foi desenvolvido em nosso laboratório um sistema em que o etanol é desidrogenado em um reator acoplado à uma célula a combustível PEM e o hidrogênio resultante dessa reação é utilizado como combustível. A eficiência da célula foi de 70% em relação a uma célula alimentada com hidrogênio puro. O motivo dessa perda de eficiência ainda não é bem compreendido, sendo este o foco do estudo proposto neste trabalho. Pesquisas sobre a contaminação de células PEM por várias impurezas, como por exemplo, CO, metanol, ácido fórmico, etc., já foram feitas, mas, até o momento, nada foi encontrado sobre a influência dos subprodutos da reação de desidrogenação do etanol nesse tipo de célula, ou seja, etanol não reagido, acetaldeído, acetato de etila, crotonaldeído, acetona, butanol e butanona. Diante disso, propõe-se aqui uma nova vertente de pesquisa, onde o hidrogênio será contaminado pelos produtos em questão e a influência destes sobre o desempenho da PEMFC será estudada; propõe-se, ainda, que esses estudos sejam feitos sobre três catalisadores anódicos: Pt/C, Pt-Sn/C e Pt-W/C. A meta principal é entender como as impurezas afetam o desempenho da célula e, após isso, buscar catalisadores e/ou sistemas para minimizar os seus efeitos. (AU)

No presente trabalho, serão realizados estudos da reação de redução de oxigênio em meio alcalino em vários materiais eletródicos formados por compósitos de nanoparticulas de Ag dispersas em carbeto de tungstênio, representados Ag-WC/C. Serão empregados distintos métodos de preparação e distintos teores de Ag em relação ao WC, que deverão variar desde 10 até 80 wt% de Ag em relação ao WC/C. Serão verificados os efeitos de tratamentos térmicos sobre a estrutura e a atividade catalítica destes materiais. As investigações terão como meta contribuir para a elucidação dos fatores importantes que governam a atividade catalítica destes materiais frente a RRO. Os estudos eletroquímicos serão realizados usando técnicas de polarização estacionária em eletrodo disco rotatório de camada fina porosa. A meta final é a obtenção de eletrodos com propriedades otimizadas para a promoção eficiente da reação de redução de oxigênio em meio alcalino. (AU)