Transporte de protones anhidros dentro de las capas de ácido fosfónico en polietileno telecélico monodisperso

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química de los polímeros
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los polímeros con grupos de ácido fosfónico se exploran para las membranas conductoras de protones anhídridas en pilas de combustible de alta temperatura.
• Existen desafíos en la síntesis de estos polímeros y el control de su nanoestructura para un rendimiento óptimo.

Objetivo del estudio:

• Informar sobre una síntesis directa de materiales alifáticos de cadena larga terminados en ácido fosfónico con longitudes controladas (C26PA2 y C48PA2).
• Investigar el autoensamblaje, la nanoestructura y la conductividad de protones de estos nuevos materiales.

Principales métodos:

• Síntesis de polímeros C26PA2 y C48PA2 definidos con precisión.
• Caracterización de la morfología y la nanoestructura del material por debajo y por encima de la temperatura de fusión (Tm).
• Medición de la conductividad del protón anhidro a temperaturas elevadas.

Principales resultados:

• C26PA2 y C48PA2 exhiben columnas vertebrales de polietileno cristalino y morfologías en capas con agregados de ácido fosfónico.
• Se observó una fase cristalina líquida smáctica termotrópica por encima de Tm, particularmente para C26PA2, con una alta longitud de correlación (940 Å).
• La conductividad del protón anhidro alcanzó 10^-4 S/cm a 150 °C, sin formación de agua o anhídrido.

Conclusiones:

• El control preciso de la química del polímero permite la formación de agregados autoensamblados a nanoescala.
• Estas nanoestructuras facilitan la conductividad rápida de protones, crucial para las aplicaciones de celdas de combustible a alta temperatura.
• Los materiales desarrollados demuestran un potencial significativo para tecnologías avanzadas de almacenamiento y conversión de energía.