Montagem e caracterização de uma pilha de combustível de borohidreto / peróxido de hidrogénio

Dissertação apresentada à Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia, para a obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

O primeiro conceito de pilhas de combustível foi desenvolvido no século XIX, mas só em meados do século XX é que se começou a usá-las para o seu fim desejado, geração de energia elétrica. Desde então, o desenvolvimento das pilhas tem evoluído de forma a tentar diminuir o seu custo de produção através de novos materiais em seu fabrico, bem como o uso de novos combustíveis. O H2 é o mais conhecido, porém existem outros combustíveis que atraíram os investigadores, como o metanol e o etanol, sendo este último produzido a partir de fontes renováveis, ganhando mais projeção. Em virtude dos problemas relacionados com o uso do metanol e do etanol em pilhas de combustível, nesta última década um novo combustível vem ganhando destaque para aplicações em sistemas de uso portátil. O borohidreto de sódio (NaBH4) apresenta algumas vantagens, pois não liberta gases poluentes na atmosfera, além de ser facilmente manuseado, em estado líquido e sólido, e não é explosivo como o H2. As pilhas de combustível de borohidreto (DBFC) típicas apresentam uma força eletromotriz de 1,64 V, mas este valor pode atingir 3,02 V quando se utiliza H2O2 como oxidante, superior ao de pilhas de combustível de metanol (DMFC) com 1,21 V e pilhas de combustível de eletrólito polimérico (PEFC) com 1,23 V. Este trabalho tem o intuito de fazer uma avaliação dos principais parâmetros do desempenho de uma pilha de combustível de borohidreto/peróxido de hidrogénio. Os parâmetros analisados foram as concentrações da solução anódica (NaBH4 + NaOH), concentrações da solução catódica (H2O2 + HCl), temperatura, e o uso do Azul da Prússia (PB) como catalisador da redução do H2O2. A pilha foi montada na primeira fase dos ensaios com ânodo e cátodo de Pt. E, na segunda fase, com ânodo de Pt e cátodo de Pt com filme de PB eletrodepositado. Os resultados obtidos foram animadores e o efeito de cada parâmetro foi analisado de forma a compará-los com a de outros autores. Os aumentos das concentrações do combustível e do oxidante refletem-se num aumento da potência específica da pilha, bem como o aumento da temperatura. Os resultados obtidos nos ensaios com PB foram melhores que os obtidos apenas com Pt. Conclui-se que a pilha apresentou melhores resultados com a seguinte caracterização: 1M NaBH4/ 4M NaOH/ 5M H2O2/ 1,5M HCl e no ensaio a 25°C atingiu uma potência específica de 98 mW cm-2.