Desenvolvimento de conjunto membrana-eletrodos para célula a combustível de metanol direto passiva

Abstract

Recebido em 2/10/09; aceito em 2/2/10; publicado na web em 10/6/10 DEVELOPMENT OF MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY FOR PASSIVE DIRECT METHANOL FUEL CELL. Direct methanol fuel cells (DMFCs) without external pumps or other ancillary devices for fuel and oxidant supply are known as passive DMFCs and are potential candidates to replace lithium-ion batteries in powering portable electronic devices. This paper presents the results obtained from a membrane electrode assembly (MEA) specifically designed for passive DMFCs. Appropriated electrocatalysts were prepared and the effect of their loadings was investigated. Two types of gas diffusion layers (GDL) were also tested. The influence of the methanol concentration was analyzed in each case. The best MEA performance presented a maximum power density of 11.94 mW cm -2 . Keywords: passive DMFC; MEA; methanol fuel cell. INTRODUÇÃONas décadas recentes tem sido observado um crescente interesse no uso de células a combustível.1,2 Em grande parte, isto se deve ao fato da tecnologia envolvida apresentar potencialmente maior eficiência na conversão de energia química em elétrica e menor impacto ambiental. 3Além disso, ocorreram avanços significativos na tecnologia de células a combustível de membrana condutora de prótons (Proton Exchange Membrane Fuel Cell -PEMFC) que renovaram as expectativas de uma produção comercial em maior escala. 4 Neste tipo de célula a combustível, inicialmente, a maioria das pesquisas sempre esteve direcionada mais para aplicação do hidrogênio como combustível, devido ao apelo deste ser um combustível limpo. Entretanto, algumas questões relativas ao armazenamento e transporte seguros do hidrogê-nio ainda não foram satisfatoriamente resolvidas e continuam sendo intensamente pesquisadas.5 Para tanto, uma alternativa seria o uso de um combustível líquido que fosse reformado para produzir hidrogênio in situ. No entanto, isto leva a uma maior complexidade do sistema gerador e, consequentemente, a um aumento de custos. Logo, o uso direto de um combustível líquido sem reforma seria mais interessante. Nesse sentido, várias substâncias como o metanol, etilenoglicol, ácido fórmico, etanol entre outras têm sido investigadas.6,7 Um dos requisitos mais importantes para utilização dessas substâncias como combustível é que a reação de oxidação eletroquímica envolvida conduza à formação de CO 2 o máximo possível.A célula a combustível de metanol direto (Direct Methanol Fuel Cell -DMFC) utiliza metanol como combustível, na forma líquida ou vapor, e opera em temperaturas relativamente baixas (<100 O potencial termodinâmico para a reação global é de 1,21 V, o qual é comparável ao da célula de hidrogênio de 1,23 V. Entretanto, a reação de oxidação de metanol envolve 6 elétrons, sendo inerentemente mais complexa e mais lenta que a oxidação do hidrogênio, pois ocorre adsorção química dissociativa na superfície do eletrodoconstituído basicamente de platina -formando-se espécies adsorvidas, como o CO ads , que têm forte interação com a superfície, necessitando de sobrepotenciais ma...

Preparação de catalisadores Pt/CeO2 via método de redução por álcool para a oxidação preferencial de monóxido de carbono em misturas ricas em hidrogênio (PROX-CO)

“…As células a combustível, além de fornecer um mecanismo eficiente e limpo para a conversão de energia quando alimentadas por hidrogênio, operam de forma silenciosa sem ruído ou vibração, devido a sua natureza estática, além de ser de fácil construção e apresentar uma ampla gama de aplicações em geração de energia portátil, 2Efeito crossover nas células a combustível de metanol direto refere-se ao cruzamento do metanol do lado anódico para o catódico. Este fenômeno causa uma redução no potencial da célula e a perda de combustível, com a consequente diminuição na eficiência global da célula (FERREIRA et al, 2010). estacionária e de transporte (DAUD et al, 2017;DAS, H. et al, 2017;DAS, V. et al, 2017).…”