Preparação e caracterização de eletrodos modificados com poli-{estireno co-ácido acrílico} para aplicação em células a combustível

Abstract

A implantação de novas tecnologias para produção e armazenamento de energia limpa de modo eficiente, de química elevada, sustentável e de baixo custo, esta cada vez mais em evidência devido a estudos e previsões de crises energéticas no mundo todo. Uma alternativa para este problema são as células a combustíveis (CC), que são dispositivos eletroquímicos que consomem hidrogênio e oxigênio para produzir eletricidade - cujo estudo e produção são promissores. Este estudo apresenta a preparação e caracterização eletroquímica de membranas poliméricas de poli-{estireno co-ácido acrílico} sulfonado (PSAAS) e não sulfonado (PSAA) para aplicação em CC de membranas poliméricas (PMFC). Os copolímeros utilizados foram preparados na relação de 92:8, seguido por sulfonação com H2SO4, aumentando a eficiência, versatilidade, hidrofilicidade e condutividade da membrana polimérica. Eletrodos de Pt || PSAA e Pt || PSAAS foram preparados por casting a partir de uma solução de polímero depositada sobre a sua superfície. Os filmes poliméricos foram caracterizados por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância electroquímica em meio ácido e neutro. Os voltamogramas cíclicos foram registrados em 0,5 mol.dm-3 em solução de H2SO4 e em 0,1 mol.dm-3 em solução de KCl, onde foi observada a presença de processos redox atribuídos à íons H+. A caracterização morfológica dos filmes foi realizada por meio de microscopia de força atômica, onde os filmes de PSAA e PSAAS apresentaram diferenças morfológicas, sendo que o PSAAS possui menos irregularidades e é visivelmente mais plano. A caracterização espectroscópica comprovou a presença de grupos funcionais característicos para o poli-{estireno co-ácido acrílico} sulfonado por meio das bandas 3500-3100, 2930, 1658, 1400-1000, 1400-1290, 1190-1120, 1182 e 1000 cm-1. Os espectros eletrônicos do filme PSAAS em pH 2.0 e 10.0 apresentaram _máx em 427 e 486nm. Por meio dos resultados, foi possível mostrar que as membranas de PSAAS são materiais poliméricos eletroativos e que podem ser usadas como célula a combustível de membrana permeável devido sua considerável condutividade protônica, diferentemente das membranas produzidas com PSAA que apresentaram pouca permeabilidade e menor condutividade.