Navegando por Autor "Ellakkis, Samah"

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    Compósitos a base de poli (benzimidazol) com polímeros estirênicos e líquido iônico como eletrólito para célula a combustível de membrana trocadora de prótons
    (2024) Ellakkis, Samah
    O crescimento populacional e o desenvolvimento industrial das sociedades levam cada vez mais os países à dependência de fontes de energias provenientes de combustíveis fósseis. O consumo exacerbado desses recursos fósseis para a produção de energia por sua vez leva ao seu esgotamento e a alterações ambientais nefastas. Logo, a transição energética para novas fontes de energias renováveis se fez urgente e se tornam crescentes na última década. Entre as diferentes tecnologias que fazem uso de fontes de energia renovável encontram-se as células a combustível (CaC) que são dispositivos que transformam energia química em elétrica que produz como subproduto calor e água e, portanto, são consideradas ambientalmente amigáveis. As CaC do tipo membrana trocadora de prótons (PEMFC), que podem fazer uso de gás hidrogênio como combustível, consiste em uma célula galvânica formada por um ânodo e um cátodo separados por uma membrana polimérica condutora de prótons, um eletrólito. Essa membrana pode ser, usualmente, a Nafion, um fluoropolímero com excelentes propriedades de transporte, temperaturas de operação em torno de 90°C e elevado custo. Outros polímeros como os da família dos poli (benzimidazois) (PBIs) se apresentam como uma alternativa ao uso da Nafion, pois permitem operar a PEMFC em temperaturas mais elevadas, o que favorece a cinética de oxidação dos gases combustível e comburente e que permite um melhor gerenciamento da água produzida. Além disso, o PBI fosfonado ou sulfonado oferece excelentes propriedades de transporte, estabilidade mecânica e térmica e de menor custo que o da Nafion. Líquidos iônicos (LIs) são sais formados por cátions orgânicos volumosos e ânions de diferentes tamanhos e que são líquidos à temperatura inferiores a 100°C. Esses sais oferecem propriedades bastante interessantes, como por exemplo, elevada condutividade, pressão de vapor praticamente nula e ampla janela eletroquímica estável. LIs tem sido utilizados em PEMFCs de diferentes formas: a) como líquidos iônicos poliméricos (PILs) cuja porção do líquido iônico está localizada na cadeia principal do polímero eletrólito ou como b) uma blenda ou compósito junto ao polímero. No caso dos PILs, esses têm sua mobilidade iônica restringida pela própria cadeia do polímero oferecendo, então, uma menor condutividade ao eletrólito. Por outro lado, os LIs adicionados ao polímero na forma de compósitos ou blendas podem ser lixiviados do material, durante sua utilização. Estudos recentes apontam para que a preparação de compósitos de PBI com LI que contém anel imidazol em uma estrutura reticulada em forma de gaiola oferece uma melhora na condutividade do material e favorece a dopagem do polímero com o ácido fosfórico. Sendo assim esté projeto pretende preparar membranas de PBI com o copolímero(estirenodivinil-benzeno) e membranas de PBI com o terpolímero (esireno-Vinilimidazoldivinil-benzeno) incorporadas ou não com o líquido iónico 1-butil-3-metilimidazólio tetrafluoroborato de potássio (BMI.BF4) em seguida pretende-se avaliar suas propriedades físico-químicas a fim de determinar aquelas com as melhores características para serem testadas na célula a combustível do tipo PEMFC. Resumen El crecimiento demográfico y el desarrollo industrial de las sociedades llevan cada vez más a los países a depender de fuentes de energía procedentes de combustibles fósiles. El consumo exacerbado de estos recursos fósiles para la producción de energía conduce a su vez a su agotamiento y a cambios ambientales dañinos. Por tanto, la transición energética hacia nuevas fuentes de energía renovables se ha vuelto urgente y ha ido en aumento en la última década. Entre las diferentes tecnologías que hacen uso de fuentes de energía renovables se encuentran las pilas de combustible (CaC), que son dispositivos que transforman la energía química en energía eléctrica que produce calor y agua como subproducto y, por tanto, se consideran amigables con el medio ambiente. El tipo (PEMFC), que puede utilizar gas hidrógeno como combustible, consta de una celda galvánica formada por un ánodo y un cátodo separados por una membrana polimérica conductora de protones, un electrolito. Esta membrana suele ser Nafion, un fluoropolímero con excelentes propiedades de transporte, temperaturas de funcionamiento de alrededor de 90°C y alto costo. Otros polímeros como los de la familia de los poli (benzimidazoles) (PBI) se presentan como una alternativa al uso de Nafion, ya que permiten que los PEMFC operen a temperaturas más altas, favoreciendo la cinética de oxidación del combustible y de los gases oxidantes y permitiendo una mejor gestión. del agua producida. Además, el PBI fosfonado o sulfonado ofrece excelentes propiedades de transporte, estabilidad mecánica y térmica y tiene un costo menor que el Nafion. Los líquidos iónicos (IL) son sales formadas por cationes y aniones orgánicos voluminosos de diferentes tamaños y que son líquidos a temperaturas inferiores a 100 °C. Estas sales ofrecen propiedades muy interesantes como una alta conductividad, una presión de vapor prácticamente nula y una amplia ventana electroquímica estable. Los IL se han utilizado en PEMFC de diferentes maneras: a) como líquidos iónicos poliméricos (PIL) cuya porción del líquido iónico se ubica en la cadena principal del polímero electrolito o como b) una mezcla o compuesto junto al polímero. En el caso de los PIL, su movilidad iónica está restringida por la propia cadena polimérica, ofreciendo así una menor conductividad al electrolito. Por otro lado, los LI añadidos al polímero en forma de compuestos o mezclas pueden lixiviarse del material durante su uso. Estudios recientes indican que la preparación de composites de PBI con LI que contiene un anillo de imidazol en una estructura reticulada en forma de jaula ofrece una mejora en la conductividad del material y favorece el dopaje del polímero con ácido fosfórico. Por lo tanto, este proyecto se propone preparar membranas de PBI con el copolímero (estireno-divinilbenceno) y membranas de PBI con el terpolímero (esireno-vinimidazol-divinilbenceno) incorporado o no con el líquido iónico BMI.BF4, luego se pretende evaluar sus propiedades físicas-químicas. con el objetivo de determinar aquellas con mejores características para ser ensayadas en la pila de combustible tipo PEMFC.
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    Estudo quase clássico, das colisões não reativas no sistema OH(vi',j'=1)+SO(vi''=0,ji''=0)→OH(vf',jf')+SO(vf'',jf'')
    (2018-12-07) Ellakkis, Samah; Garrido Arrate, Juan de Dios; Ballester Furones, Maikel Yusat
    O presente trabalho estuda, como objetivo central, a relaxação vibracional, nas colisões não reativas, do radical OH em estados vibracionais excitados (1 ≤ v´≤ 5) com a molécula SO no estado ro- vibracional básico, as duas entidades, no estado eletrônico fundamental. Para a realização da pesquisa foi utilizado o método das trajetórias quase clássicas e uma superfície de energia potencial global elaborada para o sistema HSO2. No trabalho são reportados para as colisões do OH (v´, j´=1) com SO (v´´= 0, j´´=0), pela primeira vez na literatura especializada, as seguintes grandezas próprias da relaxação vibracional: probabilidades de relaxação estado a estado, probabilidades específicas, seções eficazes específicas e coeficientes específicos de velocidade. Essas grandezas, especialmente os coeficientes específicos de velocidade, são de utilidade em espectroscopia, construção de lasers moleculares, cinética físico-química da combustão e da atmosfera da Terra (assim como de outros planetas) e têm impacto em estudos de polução ambiental. Os cálculos realizados demonstram que o comportamento do SO é condizente com uma classificação de parceiro relaxador de efetividade média para o apagamento da energia vibracional do radical OH, com valores para os coeficientes específicos de velocidade da relaxação vibracional da ordem de grandeza de 10-12 cm3 seg-1 molec-1. Esse resultado resulta congruente com a natureza da interação dipolo (OH) quadrupolo (SO) que aparece durante a colisão destes radicais. Como era de esperar, considerando a grande diferença energética entre os níveis vibracionais das moléculas envolvidas, a excitação vibracional do SO no espalhamento não adiabático é pequena. A pesquisa também demonstrou que na reação química denominada recrossing, que aparece após a formação da supermolécula HOSO, os radicais OH e SO ficam em estados vibracionais excitados e, por tanto, podem introduzir erros na determinação experimental das constantes de velocidade de relaxação vibracional. O tempo médio de vida do complexo determinado pelo recrossing, da ordem de dezenas de pico segundos, calculado no trabalho, resulta de importância para a espectroscopia do sistema e é reportado pela primeira vez.