A síntese e a caracterização de um novo tipo de eletrólito sólido polimérico são descritas neste trabalho. Os materiais preparados consistiram de filmes de hidroxietil celulose ou hidroxipropil celulose entrecruzadas com diisocianatos de poli(óxido de etileno) e poli(óxido de propileno) ou enxertadas com monoisocianato de poli(óxido de propileno). Todos estes isocianatos foram sintetizados a partir das respectivas aminas comerciais. Filmes de hidroxietil celulose entrecruzada com hexametileno diisocianato ou enxertados com fenil isocianato também foram estudados. Como técnicas de caracterização foram utilizadas espectroscopia no infravermelho, no ultravioleta e de ressonância magnética nuclear, análises térmicas e difração de raios-X. Os filmes dopados com LiClO4 foram caracterizados utilizando-se as mesmas técnicas e a condutividade foi determinada através do método de impedância complexa. Os resultados foram da ordem de 10-5 Scm-1 a 60oC. Este valor permitiu concluir que as cadeias de derivado de celulose parecem não influenciar no fenômeno de condução; aparentemente este encontra-se mais relacionado ao tipo de isocianato utilizado na formação do filme. Os resultados de condutividade e de mobilidade de cadeia polimérica indicam que os sistemas aqui estudados podem ser aplicados como eletrólitos sólidos poliméricos. Os filmes com isocianatos comerciais, no entanto não apresentaram resultado de condução interessante. / The synthesis and characterization of new types of solid polymer electrolytes based on hydroxyethyl and hydroxypropyl cellulose grafted with different polyethers were investigated. The synthesis is based on the reaction between the cellulose derivative and mono and difunctional isocyanates prepared from amines of polyethylene oxide and polypropylene oxide. It were also synthesized films of hydroxyethyl cellulose grafted with hexamethylene diisocyanate and phenylisocyanate. These materials were characterized through techniques of infrared, ultraviolet and nuclear magnetic ressonance spectroscopies, thermal analysis and X-ray diffraction. The films of polysaccharide and polyether that contained LiClO4 showed conductivity values of the order of 10-5 Scm-1 at 60oC. The value of this parameter seems to be independent of the cellulose derivative parameters and it is better related to the type of isocyanate grafted on the polysaccharide chain. The conductivity and chain mobility results show that the systems studied here can be applied as solid polymer electrolytes. The materials synthesized using commercial isocyanates as grafting reactant did not show interesting conductivity response.

Neste trabalho foi estudado o efeito dos parâmetros de síntese na resposta de polarização de híbridos Nafion-SiO2 como eletrólitos em células a combustível poliméricas (PEMFC) em elevadas temperaturas (até 130 °C). A fase inorgânica foi adicionada à matriz polimérica com o objetivo de aumentar a retenção de água na membrana em elevadas temperaturas (acima de 100 °C); melhorar as propriedades mecânicas do Nafion e favorecer cineticamente as reações eletródicas. As membranas foram preparadas a partir da incorporação in-situ de sílica em membranas comerciais de Nafion por rota sol-gel acompanhada de catálise ácida. Os parâmetros de síntese, tais como: concentração do catalisador ácido, natureza do solvente, temperatura e tempo de reação e concentração do precursor de silício (Tetraetil-Ortosilicato TEOS) foram avaliados em função do grau de incorporação e resposta de polarização. Os híbridos Nafion-SiO2 foram física e quimicamente caracterizados por gravimetria, termogravimetria (TG), microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (MEV-EDX), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e espalhamento de raios X em baixos ângulos (SAXS). Por fim, os híbridos sintetizados foram avaliados diretamente como eletrólitos em células PEM unitárias alimentadas com hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) no intervalo de temperatura de 80 ºC a 130 ºC e a 130 ºC em condições de umidade relativa reduzida (75 e 50%). Resumidamente, o desempenho dos híbridos se mostrou fortemente dependente dos parâmetros de síntese, principalmente, o tipo de álcool utilizado e concentração inicial de TEOS. / In this work, the effect of sol-gel synthesis parameters on the preparation and polarization response of Nafion-SiO2 hybrids as electrolytes for proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) operating at high temperatures (130 oC) was evaluated. The inorganic phase was incorporated in a Nafion matrix with the following purposes: to improve the Nafion water uptake at high temperatures (> 100 oC); to increase the mechanical strength of Nafion and; to accelerate the electrode reactions. The hybrids were prepared by an in-situ incorporation of silica into commercial Nafion membranes using an acid-catalyzed sol-gel route. The effects of synthesis parameters, such as catalyst concentration, sol-gel solvent, temperature and time of both hydrolysis and condensation reactions, and silicon precursor concentration (Tetraethylorthosilicate TEOS), were evaluated as a function on the incorporation degree and polarization response. Nafion-SiO2 hybrids were characterized by gravimetry, thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy and X-ray dispersive energy (SEM-EDS), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and X-ray small angle scattering (SAXS). The hybrids were tested as electrolyte in single H2/O2 fuel cells in the temperature range of 80 130 oC and at 130 oC and reduced relative humidity (75% and 50%). Summarily, the hybrid performance showed to be strongly dependent on the synthesis parameters, mainly, the type of alcohol and the TEOS concentration.

Neste trabalho apresenta-se um estudo por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) dos condutores iônicos vítreos (fluoroindatos) e poliméricos, com base nos Poli-Óxidos de Propileno (PPO). Nosso principal objetivo é investigar as propriedades de RMN dos íons responsáveis pela condução iônica nestes condutores amorfos. Entre as propriedades estudadas estão os mecanismos de relaxação nuclear em função da temperatura e freqüência, a forma de linha e o segundo momento associado as linhas de ressonância. No caso dos complexos poliméricos, nossos resultados indicam que a condutividade é governada pelos movimentos segmentários de cadeia polimérica. A análise do segundo momento das linhas, permitiu determinar a intensidade das interações dominantes que estão envolvidas nestes complexos. Dos resultados de relaxação em polímeros, obtivemos os parâmetros importantes do movimento iônico, tais como: a energia de ativação (Ea), a freqüência de saltos (&#9640 e a dependência em freqüência da taxa de relaxação. Nossos resultados refletem a natureza desordenada destes materiais e a complexidade do processo de condução iônica nestes sistemas. Nos estudos realizados em vidros fluorados, pudemos discriminar os mecanismos re relaxação spin-rede presentes. Estes resultados mostram que, abaixo da temperatura de transição vítrea (Tg), T1-1 é fracamente dependente da freqüência e da temperatura. Enquanto que acima de Tg, T1-1 passa a ter um comportamento típico de sistemas termicamente ativados. Um terceiro mecanismo (contribuição paramagnética) foi estudado nas amostras de vidros fluoroindatos dopados com um íon paramagnético (Gd3+), onde pôde se observar das medidas da taxa de relaxação spin-spin (T2-1), o comportamento descrito pela interação hiperfina de contato, entre o núcleo de 19F em difusão com o spin eletrônico do íon paramagnético. Aborda-se ainda, aspectos técnicos necessários a utilização e desenvolvimento do espectrômetro, tais como: sondas de alta e baixa temperaturas, circuitos de recepção e softwares de controle / In this work we report a Nuclear Magnetic Resonance (NMR) study of two types of ionic conductors: fluoroindates glasses and polymers based on polypropylene oxide (PPO). We have investigated the nuclear spin relaxation process of the diffusing ions by measuring relaxation times and the second moment of the resonance line as a function of temperature and frequency. In the case of the polymeric systems our results indicates that the conduction mechanism is d e d by segmental motions of the polymer chain. Analysis of the second moment allow us to determine the intensity of the main interactions involved and, from relaxation measurements, important parameters of the ionic motion can be extracted. Our results are compatible with the complexity of the ionic conduction process characteristic of these disordered systems. Studies realized with the fluoride glass systems allow us to distinguish between the different spin-lattice relaxation mechanisms. Results show that bellow the vitreous transition temperature (Tg), T1-1 has a weak dependence with temperature and frequency. The behavior of T1-1 above Tg is typical of thermally activated systems, from which we could calculate the activation energy. A third mechanism (paramagnetic contribution) was studied in the fluoride glasses doped with (Gd3+). In this case, the spin-spin relaxation process is dominated by the contact hyperfine interaction between diffusing 19F nuclei and the electronic spin of the paramagnetic ion. We still discuss in this work different technical aspects of the NMR spectrometer, such as the low and high temperature probes and software for control and data analysis

Os eletrólitos poliméricos formados com base de poli(óxido de etileno) POE e um sal alcalino, vem sendo motivo de grande interesse científico devido ao seu potencial de aplicações em dispositivos eletroquímicos. A condutividade iônica nestes sistemas resulta do fato que a macromolecula atua como solvente para o sal, deixando-o parcialmente dissociado. Neste trabalho, foi utilizada a técnica de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) para caracterizar as dinâmicas do spin nuclear do 1H e do 7Li findando investigar os mecanismos de transporte iônico dos compósitos de eletrólitos poliméricos baseados no POE8:LiC104 e partículas de &3945; e γ-alumina. Foram feitas medidas da forma da linha de ressonância e da relaxação spin-rede nas frequências de 36 MHz (1H) e 155,4 MHz (7Li) em função da temperatura no intervalo de 170-350 K. Caracterizações fisicas das partículas foram realizadas através das medidas de tamanho de partícula, porosidade e área superficial. Nos compósitos foram feitas medidas de análise témica por DSC e de condutividade elétrica ac por impedância complexa. Os resultados de RMN do 1H mostraram uma maior mobilidade das cadeias poliméricas para o compósito preparado com a dispersão de 20% de α-Al203 em massa, em relação ao eletrólito polimérico sem partículas. Nenhuma alteração foi observada nas medidas de largura de linha e relaxação spin-rede para os compósitos preparado com 5% de α ou γ-alumina. A mobilidade dos íons Li+ apresenta um aumento quando é disperso 20% de α-alumina no complexo polimérico. Em contrapartida, a adição de 20% de γ-alumina não altera os valores da taxa de relaxação (1/T1), porém um estreitamento da linha de ressonância em baixas temperaturas, em relação ao complexo polimérico, é observado. Os resultados serão discutido com base nas interações de ácido-base de Lewis / Polymeric electrolytes based on poly(ethylene oxide) (PEO) and alkaline salts has been subject of scientific and technological interest due to its potential applications as solid electrolytes in electrochemical devices. The ionic conductivity of such electrolytes results from the fact that the macromolecule acts as a solvent for the salt, leaving it partially dissociated. Nuclear magnetic resonance (NMR) techniques were used to characterize the 1H and 7Li nuclear spin dynamics in order to investigate the transport properties associated to the ionic conduction mechanisms of polymeric composites based on PEO8:LiC1O4 and particles of α and γ-alumina. NMR lineshapes and spin-lattice relaxation were measured at 36 MHz (1 H) and 155.4 MHz (7Li) as a function of temperature in the range of 170-350 K. Physical characterization of the particles was realized by measuring the particle size distribution, porosity and superficial area. Differential scanning calorimetry (DSC) and ac electric conductivity of the composites were measured. 1H NMR results show that the polymeric chains of the composite prepared with 20 wt.% of α-alumina has a greater mobility if compared with the unfilled polymeric material. No changes in linewidth and relaxation rates were observed following the addition of 5 wt.% of α or γ-alumina. The 7Li mobility increases when 20 wt.% of &3945;-alumina is added to the starting polymeric material. On the other hand, addition of 20 wt.% of γ-alumina do not alter the relaxation rates but produces a small change in linewidth. Results are discussed in accordance with the Lewis acid-base interaction

Neste trabalho foi estudado o eletrólito sólido polimérico obtido através da plastificação do amido rico em amilopectina com glicerol em porcentagem de 30% em ralação a massa do amido utilizado, e contendo perclorato de litio (LiClO4), com uma razão [0]/[Li] = 10 (AGL). Com o objetivo de estudar a influência da umidade relativa nas propriedades de transporte iônico do eletrólito, foi utilizada a técnica de Ressonância Magnética Nuclear RMN. Neste trabalho, também, foram utilizadas outras técnicas de caracterização como: DSC, TGA e condutividade A.C. No estudo de RMN, foram realizadas medidas da forma de linha e da taxa de relaxação spin-rede do 1H e do 7Li em função da temperatura, a fim, de estudar a mobilidade do próton e do íon lítio no complexo polimérico. Os resultados desacoplamento do 7Li {1H} medidos na temperatura de 183K mostraram que 80% da largura de linha foi atribuída a interação heteronuclear Li-H. Os resultados da relaxação mostraram um aumento na mobilidade do complexo polimérico e do íon lítio com o aumento da hidratação do eletrólito. Os valores para a energia de ativação são da ordem de 0.20eV para o próton e 0.23eV para o lítio, consistente com os valores encontrados em outros eletrólitos sólidos poliméricos (0.2 - 0.3eV) / In this work we report the study of solid polymer electrolyte obtained from amylopectin rich starch plasticized with 30% in mass of glycerol and lithium perchlorate (LiClO4) with a reason [0]/[Li] = 10. With the objective to study the influence of the relative humidity in the properties of ionic transport of the electrolyte, the technique of Nuclear Magnetic Resonance - NMR was used. The samples were also characterized by DSC, TGA and A.C. conductivity. The mobility of protons and lithium ion were study through the temperature dependence of 1H and 7Li NMR lineshape and spin-lattice relaxation times. The 7Li {1H} decoupling results measured in the temperature of 183K, shows that 80% of the width of line was attributed to Li-H heteronuclear interaction. The relaxation results showed an increase of mobility of proton and lithium ion in the polymer complex with the increase of the relative humidity of the electrolyte. Activation energy of the arder of 0.20eV for the proton and 0.23eV for lithium were obtained from NMR measurements, consistent with the values found in other solid polymer electrolyte (0,2 - 0.3eV)

Simulações por Dinâmica Molecular (MD) de eletrólitos poliméricos baseados em poli (oxietileno), POE, e líquidos iônicos derivados do cátion 1-alquil-3-metilimidazólio e ânion hexafluorfosfato foram realizadas. Os parâmetros do potencial intermolecular e intramolecular foram obtidos de simulações MD prévias, a partir de um modelo de átomos unidos para POE e cátions imidazólio, ou seja, átomos de hidrogênio não são considerados explicitamente. Investigação sistemática da concentração de líquido iônico (LI), temperatura, e comprimento da cadeia 1-alquil, [1,3-dimetilimidazólio]PF6 e [1-butil-3-metilimidazólio]PF6, bem como seus efeitos sobre a estrutura de equilíbrio foram realizadas, constatando completa dispersão dos líquidos iônicos na matriz polimérica. Foram observadas mudanças conformacionais na cadeia de POE, devido à interação POE-LI. Além disso, os sistemas apresentaram ordem em escala intermediária (IRO) similar aos eletrólitos poliméricos de sais inorgânicos simples. Estes resultados foram motivadores para realização de ensaios experimentais com de poli (etileno glicol) dimetil éter, PEGdME, e hexafluorfosfato de 1-butil-3-metilimidazólio, caracterizado por análises térmicas TG e DSC, difração de raio-X e espectroscopia por impedância eletroquímica. Correlações com a previsão teórica foram reveladas, em especial quanto à coordenação POE-LI, que ocorre principalmente na fase amorfa. Condutividades da ordem de 10-3 S.cm-1 a altas temperaturas foram observadas. O estudo computacional sobre a dinâmica dos sistemas revelou mobilidade iônica em POE/[bmim]PF6 maior que em POE/[dmim]PF6, além de mostrar que a adição de líquido iônico ao polímero causa diminuição na dinâmica das cadeias de POE. Condutividades calculadas para POE/[bmim]PF6 estão em concordância qualitativa com as obtidas para o sistema PEGdME-[bmim]PF6. A redução dos pares iônicos frente aos eletrólitos poliméricos de sais inorgânicos é a distinta evolução no tempo da função de van Hove para ânions e cátions, bem como a razão κ/κNE maior, por exemplo, em comparação ao sistema POE- LiClO4. / Molecular dynamics simulations of polymer electrolytes based on poly (oxyethylene), POE, and ionic liquids derived from 1-alkyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate were performed. We used united atom models, i.e. hydrogen atoms of the PEO chain and 1,3-dialkylimidazolium cations are not explicitly considered. All of the potential parameters for intramolecular terms can be found in previous MD simulations of POE-LiCLO4 and ionic liquids systems. A systematic investigation of ionic liquid concentration, temperature, and the 1-alkyl-chain length, [1,3-dimethylimidazolium]PF6, and [1-butyl-3-methylimidazolium]PF6, effects on resulting equilibrium structure is provided. It is shown that the ionic liquid is dispersed in the polymeric matrix and conformational changes on PEO chains upon addition of the ionic liquid are identified. Long-range correlations are assigned to non-uniform distribution of ionic species within the simulation box. Experimental data were obtained from thermal analysis, x-ray diffraction and electrochemical impedance spectroscopy from poly (ethylene glycol) dimethyl ether, PEGdME, and 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate. Correlations with previous theoretical results were revealed and coordination of the IL by the polymer occurs mainly in the amorphous phase. It has been obtained ionic conductivity κ ~ 10-3 S.cm-1 for polymer electrolytes at high temperatures. Ionic mobility in PEO/[bmim]PF6 is higher than in PEO/[dmim]PF6 and the structural relaxation in PEO/[dmim]PF6 and PEO/[bmim]PF6 also indicated that the material containing the smaller cation [dmim]+ exhibits more significant slowing down on the dynamics of PEO chains. Clear indications of reduced strength in ion correlations are the distinct time evolution of van Hove correlation functions for anions and cations, and the higher κ/κNE ratio in comparison with, for instance, the PEO/LiClO4.

A busca por fontes de energia é algo inerente à história da sociedade. O impacto da revolução industrial e a evolução da produção manufaturada, forçaram a um crescimento do uso dos combustíveis fósseis. Crises do petróleo, crescimento populacional, tratados ambientais e o reconhecimento da influência das atividades humanas nos fenômenos de mudanças climáticas levaram ao aprofundamento das pesquisas e aplicações em Energias Renováveis e fontes menos poluentes. Dentre essas diversas pesquisas destaca-se o desenvolvimento de células eletroquímicas, que em muitas vezes, estão relacionadas à problemas de poluição ambiental. Células eletroquímicas são dispositivos capazes de gerar e acumular energia através de reações químicas e bioquímicas. Estudos nessa área são importantes, visto que muitas vezes existem dúvidas de ordem técnica para suas aplicações no design de produtos eletroeletrônicos, que buscam reduzir seu impacto, principalmente, no descarte final. Neste sentido, a presente pesquisa buscou contribuir com dados técnico-científicos orientadores para a geração da microenergia, a partir da utilização de materiais naturais para fabricação da célula bioquímica. Diante desse objetivo, foram selecionados materiais naturais dentre um conjunto de folhas de espécies comuns no estado do Rio Grande do Sul, Brasil, com possível potencial para atuarem como eletrólito na microgeração de energia de corrente contínua. Após os ensaios de caracterização, foram montados sistemas de células eletroquímicas composta por eletrodos de Cobre e Zinco e os materiais selecionados como eletrólito. Os resultados apontaram que as folhas de limão, de bergamota, e de laranja apresentam um potencial para geração de energia. Com base na pesquisa, verificou-se que existem boas possibilidades para microgeração de energia utilizando eletrólitos com matérias naturais. / The search for energy sources is something inherent in the history of society. The impact of the industrial revolution and the evolution of manufactured production forced the use of fossil fuels to grow. Oil crises, population growth, environmental treaties and the recognition of the influence of human activities on the phenomena of climate change have led to the deepening of research and applications in Renewable Energies and less polluting sources. Among these several types of research the development of electrochemical cells, which in many cases, are related to the problems of environmental pollution, stands out. Electrochemical cells are devices capable of generating and accumulating energy through chemical and biochemical reactions. Studies in this area are important since there are often technical doubts for their applications in the design of electrical and electronic products, which seek to reduce their impact, mainly in the final disposal. In this sense, the present research sought to contribute to technical-scientific data guiding for the generation of micro-energy, from the use of natural materials to manufacture the biochemical cell. In view of this objective, natural materials were selected from a set of leaves of common species in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, with a potential to act as an electrolyte in the micro energy generation of direct current. After the characterization tests, electrochemical cell systems composed of Copper and Zinc electrodes and the materials selected as electrolyte were assembled. The results indicated that lemon, bergamot, and orange leaves have a potential for energy generation. Based on the research, it was verified that there are good possibilities for microgeneration of energy using electrolytes with natural materials.

Soluções sólidas de CeO2:Gd2O3 foram obtidas a partir de três técnicas de síntese que se utilizam de matrizes poliméricas: técnica dos precursores poliméricos ou citratos, técnica do citrato amorfo e técnica do PVA. O principal objetivo deste trabalho é a obtenção de pós reativos e cerâmicas sinterizadas densas. Para a caracterização dos materiais, foram analisadas as resinas precursoras, o pó calcinado a duas temperaturas e os compactos sinterizados. Os principais resultados mostram que: as soluções sólidas podem ser obtidas a temperaturas relativamente baixas; os pós apresentam tamanho nanométrico de partículas; a densificação é dependente da técnica de síntese e do teor de dopante. A técnica do PVA deve ser utilizada com cuidado, principalmente quando há possibilidade de ocorrer auto-ignição durante a decomposição térmica da resina precursora. Utilizando-se a técnica dos precursores poliméricos, o teor de carbono residual foi mais elevado do que nas outras duas técnicas, como esperado. A técnica do citrato amorfo foi a que permitiu obter cerâmicas mais densas. A resistividade elétrica da cerâmica sinterizada é função do teor de dopante, do teor de pureza e da porosidade, como sugerido na literatura. / CeO2:Gd2O3 solid solutions have been prepared by the following techniques based on polymeric matrices: the citrate, the amorphous citrate and the PVA techniques. The main purpose was to obtain reactive powders for preparing highly dense sintered ceramic pieces. The precursor resin, calcined powders and sintered compacts were studied by several techniques for complete characterization. The main results show that solid solutions may be obtained at relatively low temperatures and that powder particles are in the nanosize range, whatever is the technique used for the synthesis of the solid solution. However, the densification of sintered compacts is found to be dependent on dopant content and synthesis technique. The PVA technique should be used with caution, mainly due to combustion that may occur during precursor decomposition. The residual carbon content was found to be higher for powder prepared by the citrate technique. Specimens with high densification were obtained following the amorphous citrate technique. Electrical resistivity results are in agreement with previous results that suggest a dependence of the porosity of the sintered compacts on the dopant content and also on the material chosen for precursor.

Membranas à base de polímeros perfluorosulfonados, como a Nafion, vêm sendo extensivamente usadas como membrana de troca protônica em células a combustível (FC). O objetivo deste trabalho foi desenvolver membranas eletrólito à base de polindeno sulfonado (SPInd) e poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF), para uso como membranas de troca protônica em condições semelhantes às da membrana Nafion. As membranas foram preparadas por casting em diferentes composições utilizando PVDF como reforço mecânico e PVDF sulfonado (SPVDF) como agente compatibilizante. Todas as membranas foram avaliadas por análise termogravimétrica, calorimetria exploratória diferencial, análise dinâmico mecânica, microscopia eletrônica de varredura, grau de inchamento, capacidade de troca iônica e espectroscopia de impedância eletroquímica. As membranas com características semelhantes à membrana Nafion foram avaliadas em protótipo de FC a 80 °C. A membrana SPInd50/PVDF e as membranas com agente compatibilizante apresentaram condutividades iônicas na ordem de 10-2 S/cm, comparáveis àquela da membrana Nafion. A membrana com melhor desempenho em protótipo de FC foi o SPInd/PVDFC12, preparado com 50% de SPInd, 47,5% de PVDF e 2,5% de SPVDF (p/p), cujos valores de potencial de circuito aberto e densidade de potência máximo foram de 1,02 V e 74,54 mW/cm2, respectivamente. Apesar da densidade de potência máxima ser inferior à da membrana Nafion (603 mW/cm2), a membrana SPInd/PVDFC12 apresenta potencial para uso como eletrólito em célula a combustível. / Perfluorosulfonic acid ionomer membranes, e.g. Nafion, have been extensively used as proton exchange membranes in fuel cells (FC) due to their high proton conductivity and good mechanical properties. The aim of this work was to develop electrolyte membranes based on sulfonated polyindene (SPInd) and poly(vinylidene fluoride) (PVDF) to be used in the same conditions as Nafion. Membranes were prepared by casting with different compositions using PVDF as mechanical reinforcement and sulfonated PVDF (SPVDF) as coupling agent. The produced membranes were evaluated by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, and dynamic mechanical analysis, scanning electron microscopy, water uptake, ion exchange capacity and electrochemical impedance spectroscopy. The membranes with similar results to Nafion, were evaluated in a FC prototype at 80 °C. The membrane SPInd50/PVDF and all the membranes with coupling agent had ionic conductivity in the order of 10-2 S/cm, comparable to the Nafion´s. The polyelectrolyte with the best performance was the SPInd/PVDFC12 which was prepared with 50 wt% SPInd, 47.5 wt% PVDF and 2.5 wt% SPVDF, that reached an open circuit voltage of 1.02 V and maximum power density of 74.54 mW/cm2. Even though Nafion´s maximum power density was higher (603 mW/cm2), the SPInd/PVDFC12 membrane showed potential to be used as electrolyte in fuel cells.

Neste trabalho foram estudados novos eletrólitos poliméricos e vidros fosfatos utilizando a técnica de Ressonância Magnética Nuclear. Os eletrólitos estudados foram o poliéster (etileno glicol / ácido cítrico - EG/AC) e os filmes de hidroxietilcelulose (HEC) entrecruzados com diisocianatos de poli (óxido de etileno) e poli (óxido de propileno), ambos dopados com sais de lítio No estudo dos eletrólitos poliméricos, foram realizadas medidas da forma de linha e da taxa de relaxação spin-rede do 1H e do 7Li em função da temperatura e da viscosidade, com objetivo de estudar a mobilidade da cadeia polimérica e dos íons lítio. Os valores para o tempo de correlação, obtidos dos dados de relaxação, mostram que a mobilidade da cadeia polimérica e dos íons lítio são comparáveis aos encontrados em outros eletrólitos poliméricos similares Os sistemas vítreos estudados foram o vidro fosfato In(PO3)3 e o sistema binário (1-x)In(PO3)3 - xBaF2, com o objetivo de determinar o grau de polimerização da cadeia de fosfatos. Os estudos do 31P MAS RMN para diferentes tempos de fusão dos vidros fosfatos, permitiram verificar que presença da água reduz o comprimento da cadeia pela hidrólise das ligações P-O-P produzindo duas cadeias com grupos terminais -P-OH. A adição do BaF2 no vidro fosfato, reduz o comprimento da cadeia de fosfatos formando oxigênio não ponteante. Altas concentrações do BaF2 causa a depolimerização da cadeia de fosfatos formando grupos pirofosfatos (Q1) e grupos ortofosfatos (Q0). / In this work we report the study of new polymer electrolytes and phosphate glasses using Nuclear Magnetic Resonance (NMR) technique. The polymer electrolytes studied were polyester (glycol ethylene / citric acid) and films formed by hydroxyethylcelluloses (HEC), poly(ethy1ene oxide) and poly(propy1ene oxide) diisocyanates, both with lithium salt. To study the mobility of polymer chains and lithium ions in the polymer electrolytes, measurements of the temperature and viscosity dependence of 1H e do 7Li lineshape and spin-lattice relaxation rate were realized. The correlation times obtained from relaxation data, show that the mobility of polymer chains and lithium ions are comparable to those found in other similar polymer electrolytes. The degree of polymerization of the phosphate chain was studied in phosphate glass In(PO3)3 and in the binary system(1-x)In(PO3)3 - xBaF2. The 31P MAS NMR for different melting times, indicate that the water reduces the chain length by hydrolyzing P-O-P bonds to produce two separated chains, terminated by -P-OH groups. The addition of BaF2 in the phosphate glass, reduces the phosphate chain length by forming non-bridging oxygen ions. High concentration of BaF2 causes depolymerization of the phosphate chain to create pyrophosphate groups (Q1) and orthophosphate groups (Q0).