HyPEM - Membranas Híbridas de Permuta Protónica para Aplicação em Pilhas de Combustível de Temperatura Intermédia

resumo

As pilhas de combustível com membrana de permuta protónica (PCMPP) alimentadas por hidrogénio, ou directamente por metanol (PCMD), são, hoje em dia, tecnologias maduras mas que sofrem de importantes limitações impostas pelos materiais. A principal está relacionada com a deterioração acentuada da condutividade protónica da membrana polimérica sulfonada quando seca ou em condições de humidade reduzida, o que limita a temperatura de operação da pilha ao ponto de condensação da água (cerca de 100°C a 1 atm de vapor de água). Contudo, em condições de baixa temperatura e humidade elevada, a eficiência da pilha é diminuída pela cinética desfavorável dos processos de eléctrodo e pela contra-difusão de água líquida do cátodo para o ânodo, por efeito electroosmótico.

No caso das PCMD, a baixa temperatura de operação possibilita a formação de CO que, mesmo em muito pequena quantidade, contribui para a degradação irreversível dos eléctrodos à base de platina. O controlo da temperatura e humidade é, pois, fundamental na actual geração de PCMPP, o que implica a utilização de sistemas auxiliares complexos e dispendiosos.

As vantagens em operar uma PCMPP a T> 10QoC são óbvias, sendo um passo importante no desenvolvimento da tecnologia. De facto, a temperatura mais elevada favorece a cinética dos processos de eléctrodo, o que permite reduzir a fracção do catalisador -à base de platina. Por seu lado, a contra-difusão deixa de ser possível numa membrana seca e, no caso das PCMO, o envenenamento dos eléctrodos por CO deixaria de ser um problema se T> 120°C.

 

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