Impartir una alta conductividad de protones a un material de marco metálico-orgánico por impregnación ácida...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.

Sus antecedentes:

• La tecnología de celdas de combustible de hidrógeno requiere materiales avanzados conductores de protones para una conversión de energía eficiente.
• Los materiales actuales se enfrentan a desafíos con la conductividad a temperaturas intermedias (hasta 120 °C) debido a la inestabilidad de la microestructura de la molécula de agua por encima del punto de ebullición.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos conductores de protones de estado sólido para aplicaciones de celdas de combustible.
• Para superar las limitaciones de temperatura de los materiales conductores de protones existentes.

Principales métodos:

• Impregnación del marco metal-orgánico mesoporoso (MOF) MIL-101 con ácidos no volátiles: ácido sulfúrico (H(2) SO(4) y ácido fosfórico (H(3) PO(4).
• Caracterización de las propiedades de conducción de protones de los materiales compuestos resultantes (H(2) SO(4) @ MIL-101 y H(3) PO(4) @ MIL-101).

Principales resultados:

• Los sintetizados H(2)SO(4)@MIL-101 y H(3)PO(4)@MIL-101 exhiben potentes propiedades de conducción de protones a temperaturas moderadas.
• Estos materiales basados en MOF demuestran una alta conductividad de protones a 150 °C y baja humedad, superando a otros materiales MOF.
• El rendimiento es comparable al de los conductores de protones de última generación como el Nafion.

Conclusiones:

• La simple impregnación de MOF MIL-101 con ácidos no volátiles es una estrategia efectiva para crear conductores de protones de alto rendimiento.
• Estos materiales son prometedores para la función eficiente de las células de combustible de los automóviles a bordo que funcionan a temperaturas moderadas.
• Esta investigación aborda los desafíos de la investigación de materiales críticos que obstaculizan la implementación generalizada de la tecnología de hidrógeno.