Membranas electrolíticas de polímeros afinados basadas en poliéteres aromáticos para aplicaciones de celdas de...

Área de la Ciencia:

• La ciencia de los polímeros es la ciencia de los polímeros.
• La electroquímica es electroquímica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• Los ionómeros a base de poli (arileno éter sulfón) son cruciales para las pilas de combustible de membrana de electrolito de polímero (PEMFC).
• La optimización de la estructura molecular es clave para lograr una alta conductividad de protones y la estabilidad del material.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y optimizar nuevos ionomeros para aplicaciones PEMFC.
• Evaluar la conductividad de los protones, la estabilidad química, mecánica y dimensional.
• Compare el rendimiento con las membranas perfluoradas establecidas como Nafion.

Principales métodos:

• Síntesis de ionómeros basados en poli (arilenosulfones) con grupos sulfofluoreniles.
• Modificación de las estructuras de los iónomeros, incluidos los grupos metilo e isopropilideno tetrametilbifenileno.
• Caracterización de la capacidad de intercambio iónico (IEC), la conductividad de protones y las propiedades del material.
• Pruebas de estabilidad a largo plazo (10.000 horas) y evaluación del rendimiento de la pila de combustible.

Principales resultados:

• Se han desarrollado membranas flexibles y transparentes con IEC de 1.32 a 3.26 meq/g.
• Las fracciones de tetrametilbifenileno de isopropilideno mejoran la estabilidad y la IEC.
• Las membranas sustituidas por metilo mostraron una mejor estabilidad dimensional.
• Se logró una conductividad de protones comparable a la de Nafion 112 en diversas condiciones (80-120°C, 20-93% AR).
• Conductividad máxima de 0,3 S/cm a 80°C y 93% RH.
• Las membranas conservaron las propiedades después de 10.000 horas, mostrando grupos iónicos bien conectados.
• Demostró un rendimiento superior de la pila de combustible sobre Nafion a 90 °C y 20% RH debido a una mejor retención de agua.

Conclusiones:

• Los ionomeros optimizados de poli (arileno éter sulfono) ofrecen una alternativa prometedora a las membranas perfluoradas para los PEMFC.
• Las nuevas membranas exhiben una excelente estabilidad y conductividad, especialmente en condiciones de funcionamiento exigentes.
• Su rendimiento superior a altas temperaturas y baja humedad resalta su potencial para aplicaciones avanzadas de pilas de combustible.