Preparação e caracterização de polieletrólitos para célula a combustível baseados em poli(indeno) e álcool polivinílico

Abstract

Este trabalho teve como objetivo a preparação e caracterização de um polieletrólito utilizando como precursores poliméricos o poli(indeno) (PInd) e o álcool polivinílico (PVA) para uso em células a combustíveis que utilizam membranas de troca iônica poliméricas (PEMFC). O PInd foi sulfonado com sulfato de acetila, produzindo a funcionalização da cadeia polimérica principal através da inserção de grupos ácido sulfônico, que são os responsáveis pela condutividade dos prótons. O PVA foi utilizado junto ao poli(indeno) sulfonado (SPInd) no intuito de proporcionar flexibilidade e elasticidade as membranas já que o polímero PInd possui uma estrutura rígida devido aos anéis aromáticos presentes na sua cadeia principal impossibilitando a produção de membranas. As membranas obtidas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho (IV), grau de sulfonação (GS), capacidade de troca iônica (CTI), grau de inchamento (AA) e condutividade (EIE), a fim de avaliar os efeitos da funcionalização e seu comportamento a medida em que é alterada a composição das membranas. Estas membranas também foram caracterizadas quanto às suas propriedades térmicas por análise termogravimétrica (TGA) e por calorimetria diferencial de varredura (DSC). Os resultados mostram que a rota de sulfonação utilizada é eficiente proporcionando um alto grau de sulfonação (58%), e as alterações composicionais provocam variações nas propriedades e desempenho das membranas, a maior concentração da espécie sulfonada aumenta a capacidade de troca e condutividade de prótons, mas também aumenta a absorção de água. Entretanto, os resultados obtidos para a condutividade das membranas (10-6 S.cm-1) ainda são inferiores aos exibidos pelas membranas comercialmente disponíveis (10-3 a 10-2 S.cm-1). Quanto à estabilidade térmica das membranas, estas suportaram a altas temperaturas muito acima da temperatura de operação de uma PEMFC.