Estudo dos efeitos de contaminadores sobre o desempenho das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico (2010)
- Authors:
- Autor USP: LOPES, THIAGO - IQSC
- Unidade: IQSC
- Subjects: ELETROQUÍMICA; FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA
- Language: Português
- Abstract: Os componentes do conjunto membrana/eletrodos das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico/Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFC) são sensíveis a impurezas, as quais podem provir do ar, do gás combustível e dos componentes do módulo. Junto com sulfeto de hidrogênio e monóxido de carbono, amônia é um dos três principais subprodutos nos processos de geração de hidrogênio por reforma de combustíveis. Estes contaminadores afetam negativamente o desempenho das PEMFCs quando presentes no gás de alimentação da célula, sendo que o entendimento do processo pelo qual tais moléculas afetam os componentes do de PEMFCs é importante no processo de introdução deste tipo de tecnologia no mercado consumidor. Experimentos foram realizados visando tentar diagnosticar os mecanismos pelos quais especificamente amônia e sulfeto de hidrogênio afetam as PEMFCs. No caso de sulfeto de hidrogênio se verificou que tal molécula causa um severo e irreversível efeito sobre o desempenho da célula, causado pelo bloqueio dos sítios ativos do catalisador de PlatinaUtilizando-se da técnica de EMS e stripping provou-se que a interação de sulfeto de hidrogênio com o catalisador da célula ocorre por dissociação química e por oxidação eletroquímica, ambos gerando enxofre adsorvido a superfície do metal, fato inédito na literatura. Na PEMFC, também utilizando-se da técnica de EMS e agora de voltametrias cíclicas, mostrou-se que parte do enxofre adsorvido ao catalisador é oxidado a dióxido de enxofre durante o processo de remoção do contaminador da superfície do metal catalítico (voltametrias cíclicas), fato também inédito na literatura. Ainda na PEMFC mostrou-se que o método de “air bleed” promove uma maior tolerância do MEA a sulfeto de hidrogênio, mas que esta tolerância não é apreciável, ou importante. Para o caso da contaminação dos componentes da PEMFC e da célula por amônia, indiretamente mostrou-se em experimentos em solução de ácido perclórico que amônia pode afetar a reação de redução de oxigênio, principalmente por sua adsorção sobre o catalisador. Em estudos de absorção de água e condutividade de membranas de NafionTM, sob diferentes frações catiônicas de prótons e amônio, em contato com água na fase vapor sob diferentes atividades, mostrou-se ineditamente que quanto maior a concentração de íons contaminadores no eletrólito menor a quantidade de água absorvida e menor a condutividade da membrana. Também simularam os efeitos que tais perdas em condutividade do eletrólito causariam em uma PEMFC, se esta fosse operada com uma membrana parcialmente ou totalmente contaminada por cátions amônio, tendo sido mostrado que severas perdas seriam observadas devido á resistências ôhmicasEm testes eletroquímicos com uma PEMFC foi verificado que amônia altera a condutividade do NáfionTM, polímero condutor de prótons, causando perdas ôhmicas ao sistema, contudo mostrou-se que este não é o principal causador das perdas de desempenho observados quando da contaminação da célula por amônia. Pelos resultados apresentados concluiu-se ineditamente que o principal responsável pelas perdas de desempenho na célula é a redução no potencial de equilíbrio da reação de redução de oxigênio causada pela alteração da atividade dos prótons na porção da membrana próxima a região do cátodo. Também pela primeira vez mostrou-se indiretamente que o processo pelo qual amônia deixa o conjunto membrana/eletrodos é através do equilíbrio dos cátions amônio com água, que deslocado gera o gás amônia, o qual deixa a célula junto com o excedente de gás catódico
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2010
- Data da defesa: 25.05.2010
-
ABNT
LOPES, Thiago. Estudo dos efeitos de contaminadores sobre o desempenho das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico. 2010. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2010. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-26072010-153524/. Acesso em: 13 fev. 2026. -
APA
Lopes, T. (2010). Estudo dos efeitos de contaminadores sobre o desempenho das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-26072010-153524/ -
NLM
Lopes T. Estudo dos efeitos de contaminadores sobre o desempenho das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico [Internet]. 2010 ;[citado 2026 fev. 13 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-26072010-153524/ -
Vancouver
Lopes T. Estudo dos efeitos de contaminadores sobre o desempenho das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico [Internet]. 2010 ;[citado 2026 fev. 13 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75131/tde-26072010-153524/ - Pesquisadores brasileiros estudam produtos da cana-de-açúcar para produção de hidrogênio
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