Fabricación de membrana de éter cetónico sulfonado con relleno de MIL-100 ((Fe) -GO para aplicaciones de pila de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las membranas de intercambio de protones (PEM) son componentes críticos en las pilas de combustible.
• La cetona de poliéter sulfonado (SPEEK) es un material PEM común, pero se enfrenta a desafíos con el rendimiento y la estabilidad.
• El desarrollo de nuevos materiales compuestos es clave para mejorar las propiedades del PEM.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar los compuestos MIL-100 ((Fe) -GO utilizando un método de ultrasonido de un solo recipiente.
• Incorporar estos compuestos en SPEEK para crear membranas mejoradas de intercambio de protones (PEM).
• Evaluar el rendimiento de las nuevas membranas SPEEK/MIL-100(Fe) -GO en pilas de combustible de metanol directo (DMFC).

Principales métodos:

• Síntesis en un solo recipiente de compuestos MIL-100 ((Fe) -GO a temperatura ambiente con ultrasonidos.
• Preparación de membranas compuestas a base de SPEEK con cargas variables de MIL-100 ((Fe) GO.
• Caracterización de la morfología de la membrana mediante microscopía de fuerza atómica (AFM).
• Pruebas electroquímicas que incluyen mediciones de conductividad de protones y de cruce de metanol.
• Evaluación en las pruebas de rendimiento de las pilas de combustible de metanol directo (DMFC).

Principales resultados:

• Los compuestos MIL-100 ((Fe) -GO se sintetizaron con éxito y se integraron en las membranas de SPEEK.
• La incorporación de MIL-100 ((Fe) -GO aumentó la rugosidad de la superficie y creó una estructura de separación de fases favorable.
• Las membranas compuestas exhibieron una conductividad de protones significativamente mejorada (10,90 mS / cm) y un cruce de metanol reducido (0,22 × 10-6 cm / s) en comparación con SPEEK puro.
• La membrana SPEEK/MIL-100 (Fe) -GO (SMGO3) logró una alta selectividad de 4,9 × 10 S·s·cm-3, superando al Nafion-117.
• Se ha demostrado un rendimiento superior en DMFC y una buena estabilidad oxidativa.

Conclusiones:

• El compuesto MIL-100 ((Fe) GO es un relleno eficaz para mejorar los PEM basados en SPEEK.
• Las membranas SPEEK/MIL-100 ((Fe) GO desarrolladas ofrecen una alternativa prometedora a los PEM convencionales para los DMFC.
• El estudio pone de relieve el potencial de MIL-100 ((Fe) -GO para aplicaciones energéticas de próxima generación.