Comparative studies of performance and durability of proton exchange membrane fuel cells

Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2018-02-08T17:09:15Z No. of bitstreams: 0Made available in DSpace on 2018-02-08T17:09:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0O objetivo desse trabalho foi investigar as rela????es entre a durabilidade e as diversas configura????es dos componentes de uma c??lula a combust??vel do tipo PEM por meio de Testes de Durabilidade de Longa Dura????o. Foram comparados tr??s tipos de geometria de fluxo, duas espessuras de membranas polim??ricas e dois n??veis de cargas de platina. Em diversos aspectos, a geometria de canais de fluxo do tipo serpentina se mostrou superior aos demais. Em rela????o ??s membranas, as do tipo Nafion 212 se mostraram bastante fr??geis e suscet??veis ao crossover de H2, apesar de fornecerem maior pot??ncia el??trica que as membranas Nafion 115, as quais exibiram maior durabilidade. No que diz respeito ?? carga de platina nos eletrodos, verificou-se que os eletrodos preparados com 0,1 mg Pt cm-2 perderam, proporcionalmente, mais ??rea eletroquimicamente ativa que aqueles preparados com 0,4 mg Pt cm-2, mas, ao mesmo tempo, apresentaram as menores taxas de perdas irrevers??veis de desempenho. As an??lises por diversas t??cnicas eletroqu??micas indicaram que os aumentos das resist??ncias ??hmicas e de transporte de massas s??o os fatores que mais contribuem para as perdas irrevers??veis de desempenho, enquanto que o aumento da resist??ncia de transporte de cargas devido ao encharcamento dos eletrodos ?? o principal respons??vel pelas perdas revers??veis de desempenho. A propor????o de ion??mero na camada catal??tica foi investigada e verificou-se que, apesar de facilitar para que ocorram perdas revers??veis de desempenho, a maior propor????o de ion??mero na camada catal??tica contribuiu em mitigar a degrada????o do MEA. Por fim, observou-se que a qualidade do contato entre os eletrodos e a membrana tem grande contribui????o na durabilidade das c??lulas a combust??vel do tipo PEM.Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear)IPEN/TInstituto de Pesquisas Energ??ticas e Nucleares - IPEN-CNEN/S