Ionomeras de ácido sulfónico altamente permeables para dispositivos electroquímicos mejorados: información sobre las...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• Los ionómeros disponibles en el mercado, cruciales para las pilas de combustible de electrolitos poliméricos (PEFC), se basan en la química perfluorada (por ejemplo, el politetrafluoroetileno - PTFE).
• Si bien el PTFE ofrece resistencia mecánica y baja permeabilidad al gas, causa importantes pérdidas de transporte de masa en los electrodos, lo que limita el rendimiento del PEFC, especialmente con bajas cargas de platino.

Objetivo del estudio:

• Introducir un nuevo ionómero con una base de perfluoro2-metileno-4-metil-1,3-dioxolano (PFMMD).
• Para investigar cómo esta nueva química de la columna vertebral afecta la estructura del ionómero, la hidratación, la conductividad del protón y la permeabilidad del gas.
• Evaluar las implicaciones en el rendimiento del uso de este nuevo ionómero como aglutinante catalizador en PEFC.

Principales métodos:

• Síntesis de un nuevo ionómero con un eje PFMMD.
• Caracterización de los cambios estructurales del ionómero, incluida la hinchazón del dominio y la alteración de la cristalinidad bajo hidratación.
• Medición de la conductividad de los protones y de la permeabilidad de los gases del nuevo ionómero.
• Evaluación del rendimiento del PEFC utilizando el nuevo ionómero como aglutinante catalizador.

Principales resultados:

• La nueva columna vertebral PFMMD interrumpió la cristalinidad de la matriz y restringió la hinchazón del dominio ionómero durante la hidratación.
• Estos cambios estructurales condujeron a una ligera disminución de la conductividad de protones pero a un aumento significativo de la permeabilidad del gas.
• La incorporación del ionomero altamente permeable como aglutinante catalizador mostró potencial para mejorar sustancialmente el rendimiento del PEFC.

Conclusiones:

• La adaptación de la química del ionómero a los requisitos específicos del dispositivo es fundamental para optimizar el rendimiento del PEFC.
• El nuevo diseño del ionomer ofrece una estrategia prometedora para mitigar las pérdidas de transporte de masa en los electrodos PEFC.
• El diseño racional de la química del iónomer puede mejorar la eficiencia de la pila de combustible, especialmente para aplicaciones de baja carga de platino.