Líquidos iônicos como inibidores de corrosão : desempenho e mecanismos de atuação

O uso de inibidores de corrosão é muito comum em diversos ambientes industriais, no entanto grande parte desses inibidores tem formulações a base cromatos, molibdatos, vanadatos e tungstatos, possuindo toxicidade em vários níveis. Afim de solucionar problemas de toxicidade e adequação a legislações ambientais, novas substâncias tem se destacado. Estas apresentam potencial de possuir alta eficiência e possível baixa toxicidade comparativamente aos existentes. Neste cenário destacam-se os chamados líquidos iônicos (LIs); estes tratam-se de sais orgânicos com baixa temperatura de fusão que podem ser projetados para diversas aplicações. Assim, estes se tornam promissores candidatos para uso como inibidores de corrosão, já que se pode projetar sua estrutura molecular afim de maximizar seu efeito inibidor de corrosão, mantendo seus níveis de toxicidade controlados. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é estudar o caráter e desempenho do oleato de N-metil-2-hidroxietilamina ([m- 2HEA][Ol]) e bis2-hidroxietilamina ([B-HEA][Ol]), dois líquidos iônicos, como inibidores de corrosão para o aço AISI 1010 em diversos meios agressivos (especialmente os que possuem cloreto) e propor mecanismos de atuação dessas substâncias como inibidores de corrosão. Para isso foram utilizadas técnicas como perda de massa, medidas eletroquímicas globais (curvas de polarização, cronoamperometria, determinação de potencial de carga zero), assim como técnicas localizadas como o SVET (Scanning vibrating electrode technique) e caracterizações morfológicas, composições químicas elementares, Raman, FTIR, interferometria, Microscopia de Força Atômica (MFA) e MEV/EDS. Observou-se que tanto o [m-2HEA][Ol] quanto o [BHEA][ Ol] funcionaram como inibidores de corrosão (IC) do tipo misto, com mais interferência na reação anódica quando testado em meio neutro, enquanto que em meio ácido os LIs afetaram mais os sítios catódicos. Foi demonstrado que estes líquidos iônicos agem como inibidores de maneira eficaz em uma ampla faixa de pH por longos períodos, onde a eficiência da inibição depende da concentração e atinge eficiências superiores a 95% em concentrações de 2,5 a 5,0 mM em 0,01 M NaCl e 0,1 M HCl. O mecanismo de ação dos líquidos iônicos como inibidores de corrosão foi proposto baseados em processos de adsorção física e química (tornando a superfície do aço hidrofóbica) envolvendo pelo menos duas etapas, uma na qual ocorre a adsorção diretamente sobre a superfície do aço e outra na qual o LI mostrou ser capaz de repassivar pites formados devido ao ataque corrosivo do íon cloreto.The use of corrosion inhibitors is common in several industrial environments, however most of these inhibitors have formulations based on chromates, molybdates, vanadates and tungstates, having toxicity at various levels. In order to solve problems of toxicity and adaptation to environmental legislation, new substances have stood out as an alternative. In this way, the so-called ionic liquids (ILs) stand out; these are organic salts with a low melting temperature that can be designed for various applications. Thus, they become promising candidates for use as corrosion inhibitors, since their molecular structure can be designed in order to maximize their corrosion inhibiting effect. In this context, the objective of this work is to study the character and performance of the N-methyl-2-hydroxyethylamine ([m-2HEA] [Ol]) and bis2-hydroxyethylamine ([B-HEA] [Ol]) oleate, two ionic liquids, as corrosion inhibitors for AISI 1010 steel in several aggressive media (especially those with chloride) and propose action mechanisms of these substances as corrosion inhibitors. It was employed techniques as, techniques such as mass loss, global electrochemical measurements (polarization curves, chronoamperometry, cyclic voltammetry, determination of zero charge potential), as well as localized techniques such as SVET (Scanning vibrating electrode technique) and superficial characterizations such as Raman, FTIR, interferometry, Atomic Force Microscopy (AFM) and SEM/EDX. It was observed that both [m-2HEA][Ol] and [B-HEA][Ol] worked out as corrosion inhibitors (CI) of the mixed type, with more interference in the anodic reaction when tested in neutral medium, no the other hand, in medium acid the ILs cathodic sites were more affected. These ionic liquids have been shown to act effectively as inhibitors over a wide range of pH and for long periods, where the efficiency of inhibition depends on the concentration and reaches efficiencies above 95% in concentrations of 2.5 to 5.0 mM. The mechanism of action of ionic liquids as corrosion inhibitors has been proposed based on physical and chemical adsorption processes (making the steel surface hydrophobic) involving at least two stages,one of direct adsoption and another where the IL has shown to be able to repassive the formed pits due to the corrosive attack of the chloride ion

An amino-based protic ionic liquid as a corrosion inhibitor of mild steel in aqueous chloride solutions

Protic ionic liquids (PILs) have shown to be promising substances as corrosion inhibitors (CIs). In line with this, the aim of this study is to study the performance and propose the corrosion inhibition mechanism of N‐methyl‐2‐ hydroxyethylamine (M‐2HEAOL) and bis‐2‐hidroxyethylamine (B‐HEAOL) oleate, for mild steel, in a neutral chloride solution. Electrochemical characterization was conducted under static and hydrodynamic conditions, and it was revealed that M‐2HEAOL and B‐HEAOL worked as mixed‐type CIs with more interference on the anodic reaction. Inhibition efficiency depended on the concentration reaching 97% of inhibition efficiency in 5 mmol/L concentration. Scanning electron microscopy, optical interferometry, Raman spectroscopy, and Fourier‐transform infrared spectroscopy are used to elicit the chemical composition of the surface film and corrosion morphology of steel in the presence of CIs, the adsorption processes of which involved physical and chemical adsorption between metal and different parts of ionic liquids. The results allowed the proposition of a corrosion inhibition mechanism

N-methyl-2-hydroxyethylammonium oleate ionic liquid performance as corrosion inhibitor for mild steel in hydrochloric acid medium

The aim of the present study is to evaluate the performance of N‐methyl‐2‐ hydroxyethylammonium oleate ([m‐2HEA][Ol]) as a corrosion inhibitor for mild steel in a 0.1‐mol/L hydrochloric acid solution and also investigate the role of chloride in the inhibition mechanism. This protic ionic liquid (PIL) has formerly shown a high efficiency as a corrosion inhibitor in a neutral chloride medium. Electrochemical and weight loss measurements, surface contact angle determination, scanning electron microscopy, and Raman spectroscopy were used to understand the factors that influence the response of the studied inhibitor. Results revealed that [m‐2HEA][Ol] behaves as a mixed‐type adsorption inhibitor, by blocking cathodic sites and by modifying the activation energy of the anodic reaction, and it can reach up to 94–97% of inhibition efficiency. PIL adsorption was enhanced by the excess of positive charge of the mild steel. The effect of inhibitor molecule has been discussed to propose a mechanism that explains the inhibitory action of the corrosion inhibitor, pointing out the role of chloride in the inhibition mechanism

Desenvolvimento de umidificador e separador de CO2 para célula a combustível de membrana alcalina

Células a combustível são considerados dispositivos para geração de energia limpa, já que usam hidrogênio como combustível, sendo o produto da reação, energia elétrica, água e calor. Além disso, algumas células de combustível operam a baixas temperaturas; tratando-se deste caso, um dos maiores desafios relacionado à transferência da tecnologia é o desenvolvimento das membranas. Nesse sentido, desenvolveu-se um sistema umidificador e separador de CO2 para aplicação em um protótipo de célula a combustível de membrana alcalina baseada em celulose. Os dois principais problemas desse tipo de célula quando operam com ar são: i) o envenenamento da célula pelo CO2 presente no ar, e ii) a desidratação da membrana celulósica que suporta a solução aquosa de KOH (eletrólito). O objetivo desse trabalho foi desenvolver um sistema para resolver esses dois problemas. Dessa forma, testou-se uma possível configuração de umidificador capaz de absorver o CO2 do ar. O desempenho da célula a combustível alcalina foi avaliado a partir de curvas de polarização e curvas de potência. A separação do CO2 mostrou-se necessária desde a primeira fase de operação da célula, a qual apresentou efeitos do envenenamento por CO2 desde o início da operação. O efeito do umidificador também pode ser observado ao longo do tempo de funcionamento da célula, quando a membrana começou a sofrer desidratação dificultando a mobilidade dos íons OH-. De um modo geral, o sistema proposto no presente estudo mostrou-se promissor tendo sido observado um aumento no desempenho na ordem de 100%, comparativamente ao protótipo sem o umidificador e separador de CO2.Fuel cells are held as devices for clean energy generation, since they use hydrogen as fuel, generating electricity, water and heat. Furthermore, some fuel cells operate at low temperatures, where one of the greatest challenges is the development of membranes. In this context, this study has developed a humidifier system and CO2 separator for use in a cellulose based prototype of an alkaline membrane fuel cell. The two main problems with this type of cell when operating in air are: i) the cell poisoning by the CO2 present in the air, and ii) dehydration of the cellulosic membrane that supports the aqueous KOH solution (electrolyte). The objective of this study was to develop a system that solves these two problems. Thus, it was tested a possible configuration of humidifier which could be capable of absorbing the CO2 present in the air. The performance of the alkaline fuel cell was evaluated from polarization curves and power curves. The CO2 separation proved to be necessary from the beginning of the cell operation, which showed effects of CO2 poisoning still in the early operating stages. The effect of the humidifier can also be observed over time during the cell operation, whereupon the membrane began to undergo dehydration hindering the mobility of the OH- ions. Generally the system proposed in the present study has shown itself as promising, since it showed a performance increase of approximately 100% when compared to the prototype without CO2 separator and humidifier

Desenvolvimento de umidificador e separador de CO2 para célula a combustível de membrana alcalina

Células a combustível são considerados dispositivos para geração de energia limpa, já que usam hidrogênio como combustível, sendo o produto da reação, energia elétrica, água e calor. Além disso, algumas células de combustível operam a baixas temperaturas; tratando-se deste caso, um dos maiores desafios relacionado à transferência da tecnologia é o desenvolvimento das membranas. Nesse sentido, desenvolveu-se um sistema umidificador e separador de CO2 para aplicação em um protótipo de célula a combustível de membrana alcalina baseada em celulose. Os dois principais problemas desse tipo de célula quando operam com ar são: i) o envenenamento da célula pelo CO2 presente no ar, e ii) a desidratação da membrana celulósica que suporta a solução aquosa de KOH (eletrólito). O objetivo desse trabalho foi desenvolver um sistema para resolver esses dois problemas. Dessa forma, testou-se uma possível configuração de umidificador capaz de absorver o CO2 do ar. O desempenho da célula a combustível alcalina foi avaliado a partir de curvas de polarização e curvas de potência. A separação do CO2 mostrou-se necessária desde a primeira fase de operação da célula, a qual apresentou efeitos do envenenamento por CO2 desde o início da operação. O efeito do umidificador também pode ser observado ao longo do tempo de funcionamento da célula, quando a membrana começou a sofrer desidratação dificultando a mobilidade dos íons OH-. De um modo geral, o sistema proposto no presente estudo mostrou-se promissor tendo sido observado um aumento no desempenho na ordem de 100%, comparativamente ao protótipo sem o umidificador e separador de CO2.Fuel cells are held as devices for clean energy generation, since they use hydrogen as fuel, generating electricity, water and heat. Furthermore, some fuel cells operate at low temperatures, where one of the greatest challenges is the development of membranes. In this context, this study has developed a humidifier system and CO2 separator for use in a cellulose based prototype of an alkaline membrane fuel cell. The two main problems with this type of cell when operating in air are: i) the cell poisoning by the CO2 present in the air, and ii) dehydration of the cellulosic membrane that supports the aqueous KOH solution (electrolyte). The objective of this study was to develop a system that solves these two problems. Thus, it was tested a possible configuration of humidifier which could be capable of absorbing the CO2 present in the air. The performance of the alkaline fuel cell was evaluated from polarization curves and power curves. The CO2 separation proved to be necessary from the beginning of the cell operation, which showed effects of CO2 poisoning still in the early operating stages. The effect of the humidifier can also be observed over time during the cell operation, whereupon the membrane began to undergo dehydration hindering the mobility of the OH- ions. Generally the system proposed in the present study has shown itself as promising, since it showed a performance increase of approximately 100% when compared to the prototype without CO2 separator and humidifier

Líquidos iônicos como inibidores de corrosão : desempenho e mecanismos de atuação

O uso de inibidores de corrosão é muito comum em diversos ambientes industriais, no entanto grande parte desses inibidores tem formulações a base cromatos, molibdatos, vanadatos e tungstatos, possuindo toxicidade em vários níveis. Afim de solucionar problemas de toxicidade e adequação a legislações ambientais, novas substâncias tem se destacado. Estas apresentam potencial de possuir alta eficiência e possível baixa toxicidade comparativamente aos existentes. Neste cenário destacam-se os chamados líquidos iônicos (LIs); estes tratam-se de sais orgânicos com baixa temperatura de fusão que podem ser projetados para diversas aplicações. Assim, estes se tornam promissores candidatos para uso como inibidores de corrosão, já que se pode projetar sua estrutura molecular afim de maximizar seu efeito inibidor de corrosão, mantendo seus níveis de toxicidade controlados. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é estudar o caráter e desempenho do oleato de N-metil-2-hidroxietilamina ([m- 2HEA][Ol]) e bis2-hidroxietilamina ([B-HEA][Ol]), dois líquidos iônicos, como inibidores de corrosão para o aço AISI 1010 em diversos meios agressivos (especialmente os que possuem cloreto) e propor mecanismos de atuação dessas substâncias como inibidores de corrosão. Para isso foram utilizadas técnicas como perda de massa, medidas eletroquímicas globais (curvas de polarização, cronoamperometria, determinação de potencial de carga zero), assim como técnicas localizadas como o SVET (Scanning vibrating electrode technique) e caracterizações morfológicas, composições químicas elementares, Raman, FTIR, interferometria, Microscopia de Força Atômica (MFA) e MEV/EDS. Observou-se que tanto o [m-2HEA][Ol] quanto o [BHEA][ Ol] funcionaram como inibidores de corrosão (IC) do tipo misto, com mais interferência na reação anódica quando testado em meio neutro, enquanto que em meio ácido os LIs afetaram mais os sítios catódicos. Foi demonstrado que estes líquidos iônicos agem como inibidores de maneira eficaz em uma ampla faixa de pH por longos períodos, onde a eficiência da inibição depende da concentração e atinge eficiências superiores a 95% em concentrações de 2,5 a 5,0 mM em 0,01 M NaCl e 0,1 M HCl. O mecanismo de ação dos líquidos iônicos como inibidores de corrosão foi proposto baseados em processos de adsorção física e química (tornando a superfície do aço hidrofóbica) envolvendo pelo menos duas etapas, uma na qual ocorre a adsorção diretamente sobre a superfície do aço e outra na qual o LI mostrou ser capaz de repassivar pites formados devido ao ataque corrosivo do íon cloreto.The use of corrosion inhibitors is common in several industrial environments, however most of these inhibitors have formulations based on chromates, molybdates, vanadates and tungstates, having toxicity at various levels. In order to solve problems of toxicity and adaptation to environmental legislation, new substances have stood out as an alternative. In this way, the so-called ionic liquids (ILs) stand out; these are organic salts with a low melting temperature that can be designed for various applications. Thus, they become promising candidates for use as corrosion inhibitors, since their molecular structure can be designed in order to maximize their corrosion inhibiting effect. In this context, the objective of this work is to study the character and performance of the N-methyl-2-hydroxyethylamine ([m-2HEA] [Ol]) and bis2-hydroxyethylamine ([B-HEA] [Ol]) oleate, two ionic liquids, as corrosion inhibitors for AISI 1010 steel in several aggressive media (especially those with chloride) and propose action mechanisms of these substances as corrosion inhibitors. It was employed techniques as, techniques such as mass loss, global electrochemical measurements (polarization curves, chronoamperometry, cyclic voltammetry, determination of zero charge potential), as well as localized techniques such as SVET (Scanning vibrating electrode technique) and superficial characterizations such as Raman, FTIR, interferometry, Atomic Force Microscopy (AFM) and SEM/EDX. It was observed that both [m-2HEA][Ol] and [B-HEA][Ol] worked out as corrosion inhibitors (CI) of the mixed type, with more interference in the anodic reaction when tested in neutral medium, no the other hand, in medium acid the ILs cathodic sites were more affected. These ionic liquids have been shown to act effectively as inhibitors over a wide range of pH and for long periods, where the efficiency of inhibition depends on the concentration and reaches efficiencies above 95% in concentrations of 2.5 to 5.0 mM. The mechanism of action of ionic liquids as corrosion inhibitors has been proposed based on physical and chemical adsorption processes (making the steel surface hydrophobic) involving at least two stages,one of direct adsoption and another where the IL has shown to be able to repassive the formed pits due to the corrosive attack of the chloride ion