Obtenção e caracterização de membranas híbridas Speek/silano para utilização em células a Combustível

Abstract

A célula a combustível é um dispositivo que converte energia química proveniente da oxidação do combustível em energia elétrica gerando água e calor, sendo constituída de uma membrana de troca protônica entre duas camadas de catalisador. Para conduzir próton, a membrana deve conter grupos funcionais característicos ligados a cadeia polimérica e reter certa quantidade de umidade, pois a água auxilia nesse processo. Para se obter uma membrana que satisfaça essas condições foi realizada a sulfonação do poli (éter éter cetona) [PEEK], um polímero comercial, em diferentes tempos de reação e analisado o grau de sulfonação. Posteriormente foram preparadas membranas híbridas orgânico-inorgânica, através da hidrólise de tetra etóxi silano [TEOS] em solução de SPEEK em DMF. A espectroscopia de infravermelho e a determinação da capacidade de intercâmbio iônico foram utilizados para avaliar o grau de sulfonação do SPEEK e para a caracterização das membranas híbridas. A estabilidade térmica das membranas foi avaliada através da análise Termogravimétrica O grau de sulfonação dos compostos foi elevado, variando de 66 a 100%. A capacidade de intercâmbio iônico (IEC) para as membranas híbridas foi menor que a das membranas de SPEEK puro, conforme esperado, devido a fase inorgânica não trocar prótons. A espectrometria de infravermelho das membranas indicou a presença de TEOS no material, o que deve ser em decorrência de uma competição na reação de hidrólise, entre o DMF e o TEOS, sendo que o DMF, em excesso, deve ter hidrolisado deixando o TEOS retido nas cadeias do polímero. A absorção de água das membranas híbridas e das membranas de SPEEK puro foram entre 18 e 20 %, a 20 oC e durante 24 h de análise, à umidade relativa de 100%. A análise térmica indicou que as membranas são estáveis até uma temperatura próxima de 280 oC, o que é satisfatório para a sua aplicação em células a combustíveis.