Ao meu anjo na Terra, minha esposa Fabíola, que acreditou neste sonho quando não havia um horizonte tão claro e que agora, no final das contas e no começo dos contos, sabe que hoje somos felizes os dois, e que continuaremos sendo amanhã e depois. E que assim seja! EPÍGRAFE "... para que Deus vos deu a inteligência e a ciência, senão para repartir com vossos irmãos, para os adiantar no caminho da alegria e da felicidade eterna." São Luís, Santo Agostinho. DESENVOLVIMENTO DE CONJUNTOS ELETRODO-MEMBRANA-ELETRODO PARA CÉLULAS A COMBUSTÍVEL A MEMBRANA TROCADORA DE PRÓTONS (PEMFC) POR IMPRESSÃO À TELA Alexandre Bodart de Andrade RESUMO O processo de Impressão à Tela foi desenvolvido neste trabalho para ser aplicável à deposição de camadas catalíticas em eletrólitos utilizados em PEMFC. Inicialmente foram construídos conjuntos eletrodos-membrana (MEAs) de 25 cm 2 de área ativa e comparados com outros produzidos pelo método de Aspersão. Os dois métodos produziram MEAs que apresentaram densidades de corrente acima de 600 mA.cm-2 a 600 mV. Foi conduzido um estudo para o aumento de escala do MEA para 144 cm 2 de área ativa. Para este fim, foi projetada uma célula para abrigar os MEAs destas dimensões. Neste projeto, o perfil dos canais de distribuição de gás foi desenvolvido através da ferramenta de fluido dinâmica computacional "Comsol Multiphysics", sendo que, para o projeto das placas componentes da célula foi utilizado o "AutoCAD". Os MEAs de 144 cm 2 confeccionados por Aspersão e por Impressão à Tela foram confrontados com MEAs comerciais de iguais dimensões. Estes apresentaram melhor desempenho a 600 mV, entretanto são mais custosos que a solução desenvolvida neste estudo. O novo método apresentou-se adequado para a confecção de MEAs de baixo custo de diferentes geometrias e para a produção de lotes a serem utilizados em pequenos módulos de potência.
A sieve printing technique has been developed for the preparation of gas diffusion electrodes for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). The results of the preparation of membrane electrode assemblies (MEAs) are shown to be faster and highly reproducible by using the sieve printing and hot pressing method. These results were compared with those obtained by spray and hot pressing method. The experiments were carried out in a 25 cm2 single PEM fuel cell with platinum loadings of 0.4 mg Pt cm−2 and 0.6 mg Pt cm−2 on the anode and cathode, respectively. Scanning electron microscopy analysis was used to investigate the electrodes’ morphology. The performance of the MEAs was measured by polarization curves. It was observed that the sieve printing technique is highly reproducible and significantly more accurate and faster than the spray one. Sieve printing technique can be easily scaled up and is very adequate for high volume production with low-cost. Such features allow manufacturing large active areas for power stack fabrication. In addition, this deposition technique has produced MEAs with a 39.8% higher power density at 0.6 V when compared with the spray one.
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