Chitosan/poly(vinyl sulfonic acid) (PVS) films have been prepared on Nafion® membranes by the layer-by-layer (LbL) method for use in direct methanol fuel cell (DMFC). Computational methods and Fourier transform infrared (FTIR) spectra suggest that an ionic pair is formed between the sulfonic group of PVS and the protonated amine group of chitosan, thereby promoting the growth of LbL films on the Nafion® membrane as well as partial blocking of methanol. Chronopotentiometry and potential linear scanning experiments have been carried out for investigation of methanol crossover through the Nafion® and chitosan/PVS/Nafion® membranes in a diaphragm diffusion cell. On the basis of electrical impedance measurements, the values of proton resistance of the Nafion® and chitosan/PVS/Nafion® membranes are close due to the small thickness of the LbL film. Thus, it is expected an improved DMFC performance once the additional resistance of the self-assembled film is negligible compared to the result associated with the decrease in the crossover effect.
Filmes de quitosana/poli(ácido vinilsulfônico) (PVS) foram depositados sobre membranas de Nafion® a partir do método camada por camada (LbL), visando o seu uso em células a combustível de metanol direto (DMFC). Métodos computacionais e espectros de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) sugerem a formação de um par iônico entre o grupo sulfônico do PVS e o grupo amino protonado da quitosana, o qual promove o crescimento dos filmes LbL sobre a membrana de Nafion®, assim como impede parcialmente a passagem de metanol. Experimentos de cronopotenciometria e varredura linear de potencial foram realizados a fim de se investigar a passagem de metanol através das membranas de Nafion® e quitosana/PVS/Nafion® em uma célula a diafragma. Os valores de resistência iônica associada ao transporte de prótons nas membranas de Nafion® e quitosana/PVS/Nafion® são próximos, de acordo com as medidas de impedância elétrica devido à pequena espessura do filme LbL. Assim, espera-se um melhor desempenho da DMFC, uma vez que a resistência do filme automontado é insignificante comparada ao resultado associado à passagem de metanol através das membranas.