Membrana de marco orgánico covalente gelificado in situ con conductividad de protones anhidros mejorada por vacíos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• Las membranas de intercambio de protones anidrosas de alto rendimiento (APEM) son cruciales para aplicaciones electroquímicas, pero son difíciles de desarrollar.
• Los marcos orgánicos covalentes (COF) son prometedores para los APEM debido a sus estructuras sintonizables, pero su procesamiento en membranas utilizables es difícil.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva estrategia para la fabricación de APEM independientes basados en COF para las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones de alta temperatura (HT-PEMFC).
• Para superar las limitaciones de procesamiento de polvos de COF para aplicaciones prácticas de APEM.

Principales métodos:

• Se utilizó un nuevo método de acidificación y gelación para crear membranas de gel de COF.
• El COF actúa como agente gelificante y trampa de protones dentro de la estructura de la membrana.
• Se formaron vacantes de protones en el gel COF, mejorando la migración de protones.

Principales resultados:

• Las membranas de gel COF exhibieron una conductividad de protones significativamente mejorada, superior a 0,1 S cm−1 a temperaturas superiores a 140 °C.
• Los conjuntos de electrodos de membrana que utilizan geles COF alcanzan una densidad de potencia máxima de 150 mW cm-2 a 180 °C en condiciones anidras.
• Las membranas desarrolladas superaron a la mayoría de los materiales de COF informados anteriormente.

Conclusiones:

• Este estudio presenta un enfoque innovador para la fabricación de APEM independientes basados en COF.
• Las membranas de gel COF desarrolladas representan un avance significativo para los APEM en la tecnología de pilas de combustible, en particular para los HT-PEMFC.