As células a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFCs) estão se tornando cada vez mais populares como uma fonte de energia limpa, e muitas pesquisas estão sendo realizadas para alcançar maior durabilidade e, assim, viabilizar sua disseminação em escala comercial.
Uma das principais causas da perda de durabilidade das PEMFCs é atribuída à degradação da membrana por cátions metálicos lixiviados durante a operação da célula a combustível [1-3]. A Figura 1 mostra cátions metálicos provenientes de diversas fontes possíveis em uma PEMFC, como catalisadores de liga de Pt [2], separadores metálicos [3] e corrosão inesperada ou impurezas no fluxo de reagente/combustível [2]. A Figura 2 ilustra alguns dos mecanismos de degradação causados por cátions metálicos relatados. Portanto, para a identificação da causa raiz, é fundamental conhecer quais elementos são lixiviados na membrana da PEMFC.
O microscópio analítico de raios X XGT-9000 da HORIBA é um micro-XRF, um analisador de imagem elementar que fornece a distribuição de múltiplos elementos de forma não destrutiva.
Figura 1. Cátions metálicos (Mz+) derivados de várias fontes possíveis em uma PEMFC
Figura 2. Mecanismo de perda de durabilidade da PEMFC causado por cátions metálicos
Referência
[1] Zatoń et al (2017) Compreensão atual dos mecanismos de degradação química das membranas de ácido perfluorossulfônico e suas estratégias de mitigação: uma revisão, SustainableEnergy Fuels,1(3), pp.409-4383
[2] Cai et al (2018) Migração de cátions de cobalto na borda do eletrodo em uma célula a combustível em operação: um estudo de microfluorescência de raios X in situ. J.Electrochem. Soc. 165 F3132
[3] Li et al (2020) Dissolução transitória do aço inoxidável e suas consequências nos procedimentos de teste de placa bipolar ex-situ, Int. J.Hydrog. 45(1) pp.984-995.
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