Avaliação de diferentes substratos de eletrodos de difusão de gases na durabilidade de células a combustível do tipo PEM

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Santos, Fabio Lobue dos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: camada catalítica; camada microporosa; carbon cloth; carbon paper; catalytic layer; microporous layer; MPL; papel de carbono; substrate; substrato; tecido de carbono
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-24082023-141453/

O objetivo deste trabalho é analisar a durabilidade de células a combustível do tipo membrana de troca de prótons (PEMFC) empregando três diferentes substratos, também é conhecido como eletrodo de difusão gasosa (EDG) ou, em inglês, gas difusion layer (GDL): papel de carbono, tecido de carbono do tipo ELAT e com camada microporosa. Cada tipo de substrato é empregado na fabricação da PEMFC e, juntamente com a camada catalítica e a membrana trocadora de prótons (eletrólito), é responsável pela durabilidade da célula. Foram realizados testes de durabilidade de longa duração, para estudo da célula em aplicações estacionárias, e testes de estresse acelerado, para análise em aplicações automotivas e portáteis. Este último possui vários protocolos de teste, cada qual avalia um determinado componente da célula, considerando o tema deste trabalho, foi selecionado o teste que avalia as perdas de desempenho devido degradação da camada catalítica (lixiviação, oxidação, aglomeração) sobre o substrato em análise. Os resultados das taxas de degradação dos testes de durabilidade de longa duração foram 25 μV•h-1 para o substrato de tecido de carbono, 121 μV•h-1 para o substrato com camada microporosa e 1.240 μV•h-1 empregando papel de carbono. Nos testes de estresse acelerado essas taxas foram 0,1 μV•h-1 para tecido carbono, 9,44 μV•h-1 para a camada microporosa e 78,7 μV•h-1 para o papel de carbono. A melhor durabilidade foi observada na célula empregando o tecido de carbono como substrato.