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4. THEORETICAL FOUNDATIONS

4.2 Natural Monopoly Power

As técnicas termogravimétricas (TG/DSC) foram muito eficazes para quantificação dos reagentes e produtos presentes nas misturas feitas para a síntese do MDI-Br e MDI-BF4, bem como a quantificação do solvente presente na mistura que mesmo após ser submetida a evaporação em baixa pressão e a 50 °C ainda permaneceu mesmo que em baixa concentração, a separação das degradações térmicas de cada componente foi possível de serem obevadas graças a utilização da técnica DSC realizada simultaneamente com a TG. Ainda que as técnicas termogravimétricas sejam relativamente precisas e confiáveis não foi possível determinar se havia água proveniente da umidade do ar ou das vidrarias utilizadas nas misturas.

Com a espectroscopia de infravermelho foi possível confirma algumas funções orgânicas das estruturas e a confirmação da presença do tetrafluoroborato na cadeia do MDI- BF4 após sua síntese, porém a estrutura orgânica só pôde ser confirmada com a espectroscopia de RMN 1H bem como a comparação com dados da literatura.

Levando-se em conta os resultados de todas as técnicas pode concluir que o tetrafluoroborato de 1-metil-3(2,6-(S)-dimetil-2-o-cteno)-imodazol foi obtido com pureza de 88,8 %.

A densidade de corrente alcançada pelo MDI-BF4 no voltamograma (sob as condições experimentais descritas neste trabalho) mostra que o LI consegue conduzir corrente elétrica indicando que o MDI-BF4 é um bom eletrólito e que seu comportamento não sofre alteração com o aumento da concentração de água. Para viabilizar este LI como bom eletrorredutor da água faz-se necessário mais análises eletroquímicas, bem como submetê-lo as mesmas condições experimentais de outros LI's da literatura.

Referências bibliográficas

70 Ângelo Anderson Silva de Oliveira, Novembro/2013

Referências bibliográficas

1. Padilha, J.C., et al., Produção de hidrogênio por eletrólise da água usando líquidos iônicos como eletrólitos. p. 1-10.

2. Johnston, B., M.C. Mayo, and A. Khare, Hydrogen: the energy source for the 21st century. Technovation, 2005. 25(6): p. 569-585.

3. Wang, M., Z. Wang, and Z. Guo, Water electrolysis enhanced by super gravity field for hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy, 2010. 35(8): p. 3198-3205.

4. Shen, M., et al., A concise model for evaluating water electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy, 2011. 36(22): p. 14335-14341.

5. de Souza, R.F., et al., Dialkylimidazolium ionic liquids as electrolytes for hydrogen production from water electrolysis. Electrochemistry Communications, 2006. 8(2): p. 211-216.

6. Clark, W.W., et al., Hydrogen energy stations: along the roadside to the hydrogen economy. Utilities Policy, 2005. 13(1): p. 41-50.

7. Mazloomi, S.K. and N. Sulaiman, Influencing factors of water electrolysis electrical efficiency. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012. 16(6): p. 4257-4263. 8. de Souza, R.F., et al., Electrochemical hydrogen production from water electrolysis

using ionic liquid as electrolytes: Towards the best device. Journal of Power Sources, 2007. 164(2): p. 792-798.

9. Yue, C., et al., Synthesis and application of task-specific ionic liquids used as catalysts and/or solvents in organic unit reactions. Journal of Molecular Liquids, 2011. 163(3): p. 99-121.

10. Nassor, E.C.O., Catalisadores de Pd metálico modificado por líquidos iônicos para a hidrogenação seletiva de compostos poliinsaturados, in Departamento de química. 2012, Universidade Federal de Minas Gerais: Belo Horizonte. p. 153.

11. Glenn, A.G. and P.B. Jones, Thermal stability of ionic liquid BMI(BF4) in the presence of nucleophiles. Tetrahedron Letters, 2004. 45(37): p. 6967-6969.

12. Conrad Zhang, Z., C.G. Bruce, and K.z. Helmut, Catalysis in Ionic Liquids, in Advances in Catalysis. 2006, Academic Press. p. 153-237.

14. Wadhawan, J.D., et al., Ionic liquid modified electrodes. Unusual partitioning and diffusion effects of Fe(CN)64−/3− in droplet and thin layer deposits of 1-methyl-3- (2,6-(S)-dimethylocten-2-yl)-imidazolium tetrafluoroborate. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2000. 493: p. 75-83.

15. Melo, R.L., Eletrodeposição, caracterização e estudos de corrosão de camadas de Ni- Mo-P, in Departamento de Químico Orgânica e Inorgâica. 2009, Universidade Federal do Ceará - UFCE: Fortaleza. p. 71.

16. Ticianelli, E.A. and E.R. Gonzalez, Eletroquímica. 2ª ed, ed. Edusp. 2005, São Paulo. 17. Pletcher, D., Fundamentals of electrochemical science : Keith B. Oldham and Jan C.

Myland, Academic Press, San Diego, 1994, ISBN 0-12-525545-4, xxii + 474 pp. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1994. 371(1–2): p. 293-294.

18. Zeng, K. and D. Zhang, Recent progress in alkaline water electrolysis for hydrogen production and applications. Progress in Energy and Combustion Science, 2010.

36(3): p. 307-326.

19. Choi, P., D.G. Bessarabov, and R. Datta, A simple model for solid polymer electrolyte (SPE) water electrolysis. Solid State Ionics, 2004. 175(1–4): p. 535-539.

20. Yoon, K.J., et al., Polarization measurements on single-step co-fired solid oxide fuel cells (SOFCs). Journal of Power Sources, 2007. 172(1): p. 39-49.

21. You, L. and H. Liu, A two-phase flow and transport model for PEM fuel cells. Journal of Power Sources, 2006. 155(2): p. 219-230.

22. Millet, P., et al., PEM water electrolyzers: From electrocatalysis to stack development. International Journal of Hydrogen Energy, 2010. 35(10): p. 5043-5052. 23. Ma, L., S. Sui, and Y. Zhai, Investigations on high performance proton exchange

membrane water electrolyzer. International Journal of Hydrogen Energy, 2009. 34(2): p. 678-684.

24. Millet, P., F. Andolfatto, and R. Durand, Design and performance of a solid polymer electrolyte water electrolyzer. International Journal of Hydrogen Energy, 1996. 21(2): p. 87-93.

25. Ulleberg, Ã.y., Modeling of advanced alkaline electrolyzers: a system simulation approach. International Journal of Hydrogen Energy, 2003. 28(1): p. 21-33.

26. de Souza, R.F., et al., Room temperature dialkylimidazolium ionic liquid-based fuel cells. Electrochemistry Communications, 2003. 5(8): p. 728-731.

Referências bibliográficas

72 Ângelo Anderson Silva de Oliveira, Novembro/2013

27. de Souza, R.F., et al., Molybdenum electrodes for hydrogen production by water electrolysis using ionic liquid electrolytes. Electrochemistry Communications, 2008.

10(11): p. 1673-1675.

28. Nikolic, V.M., et al., Raising efficiency of hydrogen generation from alkaline water electrolysis – Energy saving. International Journal of Hydrogen Energy, 2010.

35(22): p. 12369-12373.

29. Wei, Z.D., et al., Water electrolysis on carbon electrodes enhanced by surfactant. Electrochimica Acta, 2007. 52(9): p. 3323-3329.

30. Petrov, Y., et al., Hydrogen evolution on nickel electrode in synthetic tap water – alkaline solution. International Journal of Hydrogen Energy, 2011. 36(20): p. 12715- 12724.

31. Udagawa, J., P. Aguiar, and N.P. Brandon, Hydrogen production through steam electrolysis: Model-based steady state performance of a cathode-supported intermediate temperature solid oxide electrolysis cell. Journal of Power Sources, 2007. 166(1): p. 127-136.

32. Stojic, D.L., et al., Hydrogen generation from water electrolysisâ - possibilities of energy saving. Journal of Power Sources, 2003. 118(1–2): p. 315-319.

33. Nagai, N., et al., Existence of optimum space between electrodes on hydrogen production by water electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy, 2003.

28(1): p. 35-41.

34. Mandin, P., et al., Two-phase electrolysis process: From the bubble to the electrochemical cell properties. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2008. 47(11): p. 1926-1932.

35. Neto, C.G.T., Obtenção de membranas de quitosana modificadas e estudo das suas propriedades térmicas e de permeabilidade, in Departamento de Química. 2004, Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN: Natal. p. 46-47.

36. Silverstein, R.M., F.X. Webster, and D.J. Kiemle, Spectrometric Identification of Organic Compounds, ed. 7. 2005, New York.

37. Van Overbeke, A., W. Baeyens, and W. Van den Bossche, Quantitative Fourier transform infrared/attenuated total reflectance analysis of ketoprofen in some pharmaceutical formulations. Vibrational Spectroscopy, 1995. 9(2): p. 121-130. 38. Li, Z., et al., Application of attenuated total reflectance micro-Fourier transform

Bowen Basin, Australia. International Journal of Coal Geology, 2007. 70(1–3): p. 87-94.

39. Momirlan, M. and T.N. Veziroglu, The properties of hydrogen as fuel tomorrow in sustainable energy system for a cleaner planet. International Journal of Hydrogen Energy, 2005. 30(7): p. 795-802.

40. Botton, J.P., Líquidos iônicos como eletrólitos para reações eletroquímicas, in Programa de pós-graduação em ciência dos materiais. 2007, Universidade Fedral do Rio Grande do Sul e Universidade de Rennes: Porto Alegre. p. 148.

41. Granovskii, M., I. Dincer, and M.A. Rosen, Environmental and economic aspects of hydrogen production and utilization in fuel cell vehicles. Journal of Power Sources, 2006. 157(1): p. 411-421.

42. de Diego, L.F., et al., Synthesis gas generation by chemical-looping reforming in a batch fluidized bed reactor using Ni-based oxygen carriers. Chemical Engineering Journal, 2008. 144(2): p. 289-298.

43. Lyngfelt, A., B. Leckner, and T. Mattisson, A fluidized-bed combustion process with inherent CO2 separation; application of chemical-looping combustion. Chemical Engineering Science, 2001. 56(10): p. 3101-3113.

44. Rydén, M., A. Lyngfelt, and T. Mattisson, Synthesis gas generation by chemical- looping reforming in a continuously operating laboratory reactor. Fuel, 2006.

85(2006): p. 1631-1641.

45. Moldenhauer, P., et al., Chemical-looping combustion and chemical-looping reforming of kerosene in a circulating fluidized-bed 300 W laboratory reactor. International Journal of Greenhouse Gas Control, 2012. 9(0): p. 1-9.

46. Bak, T., et al., Photo-electrochemical hydrogen generation from water using solar energy. Materials-related aspects. International Journal of Hydrogen Energy, 2002.

27(10): p. 991-1022.

47. Coulson, T., Otto Von Guericke: A neglected genius. Journal of the Franklin Institute, 1943. 236(3): p. 241-264.

48. Gallone, P., Galvani's frog: Harbinger of a new era. Electrochimica Acta, 1986.

31(12): p. 1485-1490.

49. Other, A.N., 1799 - 1999: Alessandro Volta's ˜Electric Pile": Two hundred years, but it doesn't seem like it. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1999. 460(1-2): p. 1-4. 50. Russell, C.A., Sir Humphry Davy. Endeavour, 1978. 2(4): p. 161-164.

Referências bibliográficas

74 Ângelo Anderson Silva de Oliveira, Novembro/2013

51. Cajavilca, C., J. Varon, and G.L. Sternbach, Luigi Galvani and the foundations of electrophysiology. Resuscitation, 2009. 80(2): p. 159-162.

52. Piccolino, M., Luigi Galvani's path to animal electricity. Comptes Rendus Biologies, 2006. 329(5–6): p. 303-318.

53. de Levie, R., The electrolysis of water. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1999.

476(1): p. 92-93.

54. Dorling, J., Henry Cavendish's deduction of the electrostatic inverse square law from the result of a single experiment. Studies In History and Philosophy of Science Part A, 1974. 4(4): p. 327-348.

55. Gremme, Z.T., The gramme dynamo-electric machine for producing alternating currents. Journal of the Franklin Institute, 1878. 106(3): p. 181-185.

56. Cocalia, V.A., et al., Separations of Metal Ions Using Ionic Liquids: The Challenges of Multiple Mechanisms. Tsinghua Science & Technology, 2006. 11(2): p. 188-193. 57. Suarez, P.A.Z., et al., The use of new ionic liquids in two-phase catalytic

hydrogenation reaction by rhodium complexes. Polyhedron, 1996. 15(7): p. 1217- 1219.

58. Fischer, T., et al., Diels-Alder reactions in room-temperature ionic liquids. Tetrahedron Letters, 1999. 40(4): p. 793-796.

59. Welton, T., Ionic liquids in catalysis. Coordination Chemistry Reviews, 2004.

248(21–24): p. 2459-2477.

60. Suarez, P.A.Z., et al., Enlarged electrochemical window in dialkyl-imidazolium cation based room-temperature air and water-stable molten salts. Electrochimica Acta, 1997. 42(16): p. 2533-2535.

61. Zhao, G., et al., Electrochemical reduction of supercritical carbon dioxide in ionic liquid 1-n-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate. The Journal of Supercritical Fluids, 2004. 32(1–3): p. 287-291.

62. Silveira, T.F.S., Potencialidade analítica de um silsesquixao e uma sílica organofuncionalizados com imidazol, in Departamento de física e química. 2012, UNESP: Ilha Solteira. p. 111.

63. Freire, M.G., et al., An overview of the mutual solubilities of water–imidazolium- based ionic liquids systems. Fluid Phase Equilibria, 2007. 261(1–2): p. 449-454. 64. Sieffert and G. Wipff, The [BMI][Tf 2N] Ionic Liquid/Water Binary System: A

Molecular Dynamics Study ofPhase Separation and of the Liquid-Liquid Interface J. Phys. Chem, 2006.

Anexo A

Esquema mostra o sistema e os dados usado na síntese do MDI-Br.

Fixou-se o volume do 8-bromo- 2,6-dimetiloct-2-eno em 20 mL (96,2 mmol) e o 1-metilimidazol foi pesado 8,563 g (97,17 mmol).

Sistema de refluxo: 24 horas, sob agitação magnética, aquecimento a 50°C e o solvente usado foi acetonitrilia 40 mL.

24 hrs

TG/DSC FTIR

Anexos

76 Ângelo Anderson Silva de Oliveira, Novembro/2013

Anexo B

Esquema mostra o sistema e os dados usado na síntese do MDI-BF4.

Determinou-se através da

TG/DSC o percentual de MDI-Br e assim pesou-se

estequiometricamente o NaBF4.

Sistema de refluxo: 24 horas, sob agitação magnética, a temperatura ambiente e o solvente usado foi acetona (40 mL).

Filtragem do NaBr em papel filtro com maioria dos poros = 14 µm.

NaBr Rota evaporador modelo

826 T a 50 ºC por 4 horas.

TG/DSC FTIR RMN 1H VC