Produção de membranas híbridas zirconizadas de SPEEK/Copolissilsesquioxano para aplicação em células a combustível do tipo PEM

Abstract

Membranas baseadas em poli(aril éter cetona) sulfonada mostraram ser bastante promissoras para aplicação em células a combustível com membrana trocadora de prótons (PEMFC). O poli(éter-éter-cetona) sulfonado (SPEEK), com elevado grau de sulfonação (GS), apresenta alta condutividade de prótons, mas sofre perda de funcionalidade e condutividade em temperaturas altas e umidades baixas. O desenvolvimento de membranas híbridas é uma das possibilidades para melhorar o desempenho destes materiais. Neste trabalho foram preparadas membranas híbridas zirconizadas de SPEEK/copolissilsesquioxano fosfonado (CF) por casting, a partir de SPEEK com GS entre 60% e 70% e soluções de cloreto de zirconila (ZrOCl2) 1, 5, ou 10% (m/m). As membranas foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difratometria de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), condutividade de prótons (σ) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise por energia dispersiva (EDS) confirmou a presença de Zr em domínios esféricos dispersos homogeneamente pelas membranas, enquanto análises de DRX mostraram que os produtos da zirconização são amorfos. Ensaios de impedância eletroquímica indicam aumento da condutividade protônica com a adição de CF e 1 ou 5% de ZrOCl2.