Aplicações eletroquímicas de eletrólitos baseados em líquidos iónicos

Abstract

Os bio-solventes são solventes biodegradáveis, o que significa que após o seu uso podem ser decompostos pelos microorganismos presentes no meio ambiente. Para evitar o uso dos solventes orgânicos voláteis novos solventes têm sido desenvolvidos e utilizados como é o caso dos fluidos supercríticos e mais recentemente os líquidos iónicos. Os líquidos iónicos são sais, líquidos à temperatura ambiente, que são conhecidos pelo seu excelente desempenho como eletrólitos, com condutividade iónica e estabilidade eletroquímica e térmica elevada. Estes meios apresentam a vantagem de serem menos tóxicos e podem constituir assim uma alternativa eficaz em relação aos solventes orgânicos convencionais. Os líquidos iónicos podem ser também utilizados na preparação de eletrólitos poliméricos sólidos (SPEs) que consistem num sal dissolvido numa matriz polimérica formando uma solução sólida condutora de iões. A elevada estabilidade, baixo custo de produção e a possibilidade de construir células com arquiteturas inovadoras apresentadas pelos eletrólitos poliméricos tornouos candidatos à substituição em aplicações comerciais, dos eletrólitos sólidos e líquidos anteriormente testados. Recentemente, a síntese de SPEs baseados em polímeros naturais tem atraído bastante atenção. O interesse nestes materiais resulta da sua biodegrabilidade, baixo custo de produção e boas propriedades físicas e químicas. Neste trabalho foram realizados estudos sobre o comportamento eletroquímico de compostos modelo nos líquidos iónicos com vista à sua futura aplicação em electrossíntese. É também descrita a síntese e caracterização de SPEs baseados em polímeros naturais (gellan gum), líquidos iónicos e sais de lantanídeo (triflato de érbio). Os SPEs sintetizados foram caracterizados em relação à sua estrutura e morfologia, condutividade iónica e estabilidade eletroquímica.

The bio-solvents are bio-degradable solvents, which means that after used can be decomposed by microorganisms present in the environment. To avoid the use of volatile organic solvents, new solvents have been developed and used, as is the case for supercritical fluids and more recently ionic liquids. Ionic liquids are salts, liquid at room temperature, which are known for their excellent performance as electrolytes with ionic conductivity and high thermal and electrochemical stability. Those media have the advantage that they are less toxic and can thus constitute an efficient alternative compared to conventional organic solvents. Ionic liquids may also be used in the preparation of solid polymer electrolytes (SPEs) comprising a salt dissolved in a polymer matrix forming a solid ion-conducting solution. The high stability, low production cost and possibility to build cells with innovative architectures presented by polymer electrolyte became candidates for replacement in the commercial applications of solid electrolytes and fluids previously tested. Recently, the synthesis of SPEs based on natural polymers has attracted much attention. The interest in these materials results from their biodegradability, low production cost and good physical and chemical properties. In this work, we have studied the electrochemical behavior of model compounds in ionic liquids with a view to future application in electrosynthesis. It is also described the synthesis and characterization of SPEs based on natural polymers (gellan gum) ionic liquids and lanthanide salts (erbium triflate). The SPEs have been characterized with respect to their structure and morphology, ionic conductivity and electrochemical stability.