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Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede.unioeste.br/handle/tede/811
Tipo do documento: Dissertação
Title: Desenvolvimento de Membranas de Quitosana para Aplicação em Células a combustível
Other Titles: Development of Chitosan membranes for use in fuel cells
Autor: Lupatini, Karine Natani 
Primeiro orientador: Alves, Helton José
Primeiro membro da banca: Souza, Samuel Nelson Melegari de
Resumo: O biopolímero quitosana tem se tornado objeto de vários estudos nos últimos anos como membrana polimérica condutora de prótons de hidrogênio em células a combustível do tipo PEM. As principais razões estão relacionadas à possibilidade de sofrer modificações físicas e químicas devido aos grupos amina presentes, e a seu baixo custo. Os trabalhos que testam membranas de quitosana como condutoras de prótons, geralmente empregam matrizes de outros polímeros em conjunto, formando compósitos com propriedades mais adequadas para esta finalidade. Pouquíssimos trabalhos se preocupam em estudar o efeito das propriedades da quitosana sobre a obtenção destas membranas, sendo que normalmente membranas de quitosana comercial são empregadas. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver membranas de quitosana extraída de carapaças de camarão de água doce produzidos na região oeste do Paraná, para serem empregadas como eletrólito em células a combustível, comparando os resultados obtidos com aqueles apresentados pelo uso de amostra de quitosana comercial. Este trabalho investigou a influência do grau de desacetilação (GD), massa molar e reticulação das distintas amostras de quitosana, sobre o desempenho das membranas obtidas frente à condutividade protônica, absorção de água, capacidade de troca iônica, resistência mecânica, DRX e TGA. A quitosana QB, produzida no laboratório, apresentou características desejadas de GD de 76% e massa molar de 64 kDA. As propriedades de QB melhoraram o desempenho das membranas de quitosana, assim como a reticulação. A análise de FTIR comprovou que a reticulação não alterou os grupos funcionais da quitosana, enquanto que a DRX constatou que o caráter das MQBs tornou-se mais amorfo que às MQAs. As membranas MQB04 e MQB05 resultaram em condutividades superiores de 1,9 e 1,6x10-2 respectivamente e, neste caso, a reticulação proporcionou melhor resistência mecânica de até 45 N para a membrana MQB04. A condutividade protônica obtida para MQB04 e MQB05 foi expressiva, porém, ainda baixa se comparada ao Nafion®. Entretanto, a versatilidade da quitosana e a possibilidade de exploração e de modificações químicas da sua estrutura, continua tornando-a atrativa para a pesquisa e desenvolvimento de membranas poliméricas condutoras de prótons com desempenho ainda superior aos encontrados neste trabalho
Abstract: The biopolymer Chitosan has become object of several studies in recent years as proton conductive polymer membrane of hydrogen into PEM fuel cells. The main reasons are related to the possibility to undergo chemical and physical changes due to amine groups present, and its low cost. The schoolwork testing Chitosan membranes as proton conductivity, generally employ arrays of other polymers together, forming composites with properties better suited for this purpose. Very few schoolwork bother to study the effect of the properties of chitosan on the obtaining of these membranes, and Chitosan membranes are usually employed. The aim of this project was to develop membranes of Chitosan from shrimp shell of fresh water produced in Western Paraná, to be used as electrolyte fuel cells and comparing the results with those presented by the use of commercial Chitosan sample. This schoolwork investigated the influence of degree of deacetylation (GD), molar mass and reticulation of the different samples of chitosan on the performance of the membranes obtained front proton conductivity, water absorption, ion exchange capacity, mechanical strength, XRD and TGA. Chitosan QB, produced in the laboratory, presented desired characteristics of 76% GD and molar mass of 64 kDA. These properties have improved the performance of Chitosan membranes, as well as the crosslinking. The FTIR analysis proved that the crosslinking did not alter the functional groups of Chitosan, while the DRX found that the character of the MQBs became more amorphous than the MQAs and, in general, by the dTG says that the membranes have thermal stability up to 600-700° C, suitable to be applied in CaC. MQB04 and MQB05 membranes resulted in higher conductivity of 1.9 and 1.6 x 10-2 respectively and, in this case, the crosslinking provided better mechanical resistance of up to 45 N to the MQB04 membrane. The protonic conductivity obtained for MQB04 and MQB05 was significant, but still low compared to Nafion®. However, the versatility of Chitosan and the possibility of exploration and chemical modifications of its structure, still making it attractive for the research and development of Proton conducting polymeric membranes with superior performance to found in this schoolwork
Keywords: Condutividade protônica
Biopolímeros
Hidrogênio
Energia renovável
Proton conductivity
Biopolymers
Hydrogen
Renewable energy
CNPq areas: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS
Idioma: por
País: BR
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Parana
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Agroenergia
Program: Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Energia na Agricultura
Citation: LUPATINI, Karine Natani. Development of Chitosan membranes for use in fuel cells. 2016. 103 f. Dissertação (Mestrado em Agroenergia) - Universidade Estadual do Oeste do Parana, Cascavel, 2016.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/811
Issue Date: 22-Mar-2016
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia de Energia na Agricultura (CVL)

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