Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AngeloASO_DISSERT.pdf: 1949187 bytes, checksum: e1a09a3868062ecaf1e44bef8c6c67fb (MD5) Previous issue date: 2013-11-18 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Ionic liquids (ILs) are organic compounds liquid at room temperature, good electrical conductors, with the potential to form as a means for electrolyte on electrolysis of water, in which the electrodes would not be subjected to such extreme conditions demanding chemistry [1]. This paper describes the synthesis, characterization and study of the feasibility of ionic liquid ionic liquid 1-methyl-3(2,6-(S)-dimethyloct-2-ene)-imidazole tetrafluoroborate (MDI-BF4) as electrolyte to produce hydrogen through electrolysis of water. The MDI-BF4 synthesized was characterized by thermal methods of analysis (Thermogravimetric Analysis - TG and Differential Scanning Calorimetry - DSC), mid-infrared spectroscopy with Fourier transform by method of attenuated total reflectance (FTIR-ATR), nuclear magnetic resonance spectroscopy of hydrogen (NMR 1H) and cyclic voltammetry (CV). Where thermal methods were used to calculate the yield of the synthesis of MDI-BF4 which was 88.84%, characterized infrared spectroscopy functional groups of the compound and the binding B-F 1053 cm-1; the NMR 1H analyzed and compared with literature data defines the structure of MDI-BF4 and the current density achieved by MDI-BF4 in the voltammogram shows that the LI can conduct electrical current indicating that the MDI-BF4 is a good electrolyte, and that their behavior does not change with the increasing concentration of water / Os l?quidos i?nicos (LIs) s?o compostos org?nicos l?quidos ? temperatura ambiente, bons condutores el?tricos, com potencial para constitu?rem como meio eletr?lito para a eletr?lise da ?gua, no qual os eletrodos n?o seriam submetidos a condi??es t?o extremas de exig?ncia qu?mica [1]. O presente trabalho descreve a s?ntese, a caracteriza??o e o estudo da viabilidade do l?quido i?nico tetrafluoroborato de 1-metil-3(2,6-(S)-dimetiloct-2-eno)-imidazol (MDI-BF4) como eletr?lito para a produ??o de hidrog?nio atrav?s da eletr?lise da ?gua. O MDI-BF4 sintetizado foi caracterizado por: m?todos t?rmicos de an?lise (An?lise Termogravim?trica - TG e Calorimetria Explorat?ria Diferencial - DSC); espectroscopia de infravermelho m?dio com transformada de Fourier pelo m?todo da reflect?ncia total atenuada (FTIR-ATR); espectroscopia de resson?ncia magn?tica nuclear de hidrog?nio (RMN 1H) e voltametria c?clica (VC). Onde os m?todos t?rmicos foram utilizadas para calcular o rendimento da s?ntese do MDI-BF4 que foi de 88,84 %; a espectroscopia de infravermelho caracterizou os grupos funcionais do composto e a liga??o B-F em 1053 cm-1; o RMN 1H analisado e comparado com dados da literatura define a estrutura do MDI-BF4 e a densidade de corrente alcan?ada pelo MDI-BF4 no voltamograma mostra que o LI consegue conduzir corrente el?trica indicando que o MDI-BF4 ? um bom eletr?lito e que seu comportamento n?o sofre altera??o com o aumento da concentra??o de ?gua

Com o aumento da população mundial, o desenvolvimento de novas fontes e conversores de energia tornou-se uma necessidade. As células a combustível mostram-se como uma alternativa viável devido principalmente a duas razões, sua alta eficiência e a utilização de combustíveis renováveis. No presente trabalho se estuda a influência da temperatura de operação e o conteúdo de álcali no combustível sobre a densidade de potencia para uma célula a combustível de glicerol direto. Como combustível foi utilizado uma solução de glicerol:KOH (1M:xM, x=0, 1, 3, 5), como membranas foram utilizados filmes de polibencimidazol impregnado com ácido fosfórico (PBI/H3PO4, relação molar 1:11) ou 1-hexil-3-metilimidazol trifluorometanosulfonato (PBI/HMI-Tf relação molar 1:1.5), e finalmente, nano partículas de Pt suportadas em carbono (60% w/w) como catalizador no ânodo e no cátodo. Em geral, o incremento da temperatura e conteúdo de álcali no combustível mostra um efeito favorável na densidade de potencia do sistema. Numa célula a combustível unitária de glicerol direto utilizando membranas de PBI/ H3PO4 e PBI/HMI-Tf foram obtidas densidades de potencia de 0.54mW.cm-2 a 175°C e 0.599mW.cm-2 a 130°C, respectivamente, para uma solução de glicerol de (1M); enquanto que, para uma solução com um conteúdo maior de álcali, glicerol:KOH (1M:5M), foram obtidas densidades de potencia maiores, 44.1mW.cm-2 a 175°C e 29mW.cm-2 a 130°C, respectivamente. O efeito combinado do incremento da temperatura e concentração de álcali no combustível mostra um efeito maior em relação ao efeito só da temperatura. / With the increasing world population, the development of new energy sources or energy converters has become a necessity. Fuel cells show up as a viable alternative due mainly to two reasons, their high efficiency and the use of renewable fuels. In the present work we study the influence of operating temperature and alkali content in the fuel on the power density for a direct glycerol fuel cell. A glycerol:KOH (1M: xM, x = 0, 1, 3, 5) solution was used as fuels, as membranes were used polibencimidazol films impregnated with phosphoric acid (PBI/H3PO4, molar ratio of 1:11) or 1-hexyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (PBI/HMI-Tf), and finally, Pt nanoparticles supported on carbon (60% w / w) as catalyst in the anode and cathode. In general, increasing the temperature and alkali content in the fuel shows a favorable effect in the system power density. In a direct glycerol fuel cell using PBI/H3PO4 and PBI /HMI-Tf membranes were obtained power density of 0.54mW.cm-2 at 175°C and 0.599mW.cm-2 at 130°C, respectively, for a 1M glycerol solution; while for a glycerol solution with a higher content of alkali, glycerol:KOH (1M: 5M), were obtained higher power densities, 44.1mW.cm-2 at 175 ° C and 29mW.cm-2 at 130 ° C, respectively. The combined effect of increased temperature and alkali concentration in the fuel shows a greater effect compared to the effect of temperature only.

Com o aumento da população mundial, o desenvolvimento de novas fontes e conversores de energia tornou-se uma necessidade. As células a combustível mostram-se como uma alternativa viável devido principalmente a duas razões, sua alta eficiência e a utilização de combustíveis renováveis. No presente trabalho se estuda a influência da temperatura de operação e o conteúdo de álcali no combustível sobre a densidade de potencia para uma célula a combustível de glicerol direto. Como combustível foi utilizado uma solução de glicerol:KOH (1M:xM, x=0, 1, 3, 5), como membranas foram utilizados filmes de polibencimidazol impregnado com ácido fosfórico (PBI/H3PO4, relação molar 1:11) ou 1-hexil-3-metilimidazol trifluorometanosulfonato (PBI/HMI-Tf relação molar 1:1.5), e finalmente, nano partículas de Pt suportadas em carbono (60% w/w) como catalizador no ânodo e no cátodo. Em geral, o incremento da temperatura e conteúdo de álcali no combustível mostra um efeito favorável na densidade de potencia do sistema. Numa célula a combustível unitária de glicerol direto utilizando membranas de PBI/ H3PO4 e PBI/HMI-Tf foram obtidas densidades de potencia de 0.54mW.cm-2 a 175°C e 0.599mW.cm-2 a 130°C, respectivamente, para uma solução de glicerol de (1M); enquanto que, para uma solução com um conteúdo maior de álcali, glicerol:KOH (1M:5M), foram obtidas densidades de potencia maiores, 44.1mW.cm-2 a 175°C e 29mW.cm-2 a 130°C, respectivamente. O efeito combinado do incremento da temperatura e concentração de álcali no combustível mostra um efeito maior em relação ao efeito só da temperatura. / With the increasing world population, the development of new energy sources or energy converters has become a necessity. Fuel cells show up as a viable alternative due mainly to two reasons, their high efficiency and the use of renewable fuels. In the present work we study the influence of operating temperature and alkali content in the fuel on the power density for a direct glycerol fuel cell. A glycerol:KOH (1M: xM, x = 0, 1, 3, 5) solution was used as fuels, as membranes were used polibencimidazol films impregnated with phosphoric acid (PBI/H3PO4, molar ratio of 1:11) or 1-hexyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (PBI/HMI-Tf), and finally, Pt nanoparticles supported on carbon (60% w / w) as catalyst in the anode and cathode. In general, increasing the temperature and alkali content in the fuel shows a favorable effect in the system power density. In a direct glycerol fuel cell using PBI/H3PO4 and PBI /HMI-Tf membranes were obtained power density of 0.54mW.cm-2 at 175°C and 0.599mW.cm-2 at 130°C, respectively, for a 1M glycerol solution; while for a glycerol solution with a higher content of alkali, glycerol:KOH (1M: 5M), were obtained higher power densities, 44.1mW.cm-2 at 175 ° C and 29mW.cm-2 at 130 ° C, respectively. The combined effect of increased temperature and alkali concentration in the fuel shows a greater effect compared to the effect of temperature only.