Fabricación de membranas de intercambio aniónico a nivel monomérico para la electrólisis de agua de alto rendimiento

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• La electrólisis de agua con membrana de intercambio aniónico (AEMWE) es clave para la producción económica de hidrógeno verde.
• Los AEM convencionales enfrentan limitaciones de rendimiento y durabilidad debido a sus estructuras anisotrópicas.
• La mejora de las MEA es crucial para la aplicación práctica de las MEA.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un AEM novedoso, duradero y de alto rendimiento para un AEMWE mejorado.
• Para superar las limitaciones de los AEM convencionales con estructuras anisotrópicas.
• Permitir una producción eficiente de hidrógeno verde a través de AEMWE.

Principales métodos:

• Fabricación de AEM utilizando una reacción de Menshutkin (m-Men) a nivel de monómero de una vasija dentro de un soporte mecánico poroso.
• Diseño de monómeros de haluro de alquilo y aminas terciarias multifuncionales para el enlace cruzado.
• Caracterización de la red de polímeros resultante y las propiedades de la membrana.

Principales resultados:

• Se creó una red de polímeros altamente entrelazados con grupos catiónicos de alta densidad isotrópicamente interconectados.
• El nuevo AEM demostró una conducción aniónica significativamente mejorada y robustez termoquímica.
• Se logró un rendimiento AEMWE sin precedentes tanto con electrodos no PGM como con PGM completo a un 5 por ciento en peso de KOH y a 80 °C, superando a los AEM comerciales.
• Se garantizó la estabilidad operativa a largo plazo.

Conclusiones:

• La estrategia de reacción m-Men propuesta ofrece un avance para la fabricación avanzada de AEM.
• Este método produce AEM con un rendimiento y una durabilidad superiores para AEMWE.
• Los MEA desarrollados son muy prometedores para diversas aplicaciones energéticas, en particular para la producción de hidrógeno verde.