Diseño de membranas de intercambio de aniones altamente conductoras: ajuste de la continuidad del dominio con...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las membranas de intercambio de aniones (AEM) son cruciales para las tecnologías de energía limpia como las pilas de combustible.
• Comprender la relación entre la morfología y el rendimiento de AEM es clave para optimizar su función.
• Los AEM actuales se enfrentan a desafíos en el equilibrio de la conductividad, la estabilidad y la gestión del agua.

Objetivo del estudio:

• Investigar cómo la continuidad de dominio en los AEM de terpolímeros de tribloqueo ABC afecta su rendimiento.
• Explorar la influencia de la morfología en la conductividad del hidróxido, la absorción de agua y la estabilidad dimensional.
• Desarrollar MEA de alta conductividad y durabilidad mediante el autoensamblaje controlado de polímeros.

Principales métodos:

• Síntesis de terpolímeros de alto peso molecular ABC mediante polimerización controlada por adición de vinilo de monómeros de norboreno funcionalizados.
• Variación sistemática de la morfología del polímero mediante el ajuste de las relaciones de longitud del bloque, manteniendo el peso molecular y la capacidad de intercambio iónico (CEI).
• Caracterización de las morfologías de fase (2D-lamellar vs. 3D-cocontinuo) en películas fundidas en solución antes y después de la funcionalización catiónica.

Principales resultados:

• Los AEM con morfologías de red co-continuas en 3D exhibieron un rendimiento superior en comparación con aquellos con estructuras lamelares en 2D.
• La continuidad del dominio se conservó en gran medida después del proceso de funcionalización catiónica.
• Se obtienen conductividades de hidróxido competitivas de hasta 84 mS/cm a 25 °C y 131 mS/cm a 80 °C.
• Se ha demostrado una mayor estabilidad dimensional en AEM con dominios 3D co-continuos.

Conclusiones:

• El autoensamblaje de los terpolímeros de tribloqueo ABC proporciona una ruta poderosa para ajustar la morfología AEM.
• Las morfologías 3D cocontinuas son críticas para lograr una alta conductividad de hidróxido y estabilidad dimensional en los AEM.
• Este estudio ofrece una vía para el diseño de AEM de próxima generación para dispositivos avanzados de energía limpia.