Resumen

Se desarrollaron membranas poliméricas utilizando una matriz polimérica SPEEK (poli(éter éter cetona) sulfonada), que contenía óxido de titanio (TiO₂) (incorporado por el método sol-gel). Se utilizaron SPEEK con diferentes grados de sulfonación (SD): 63% y 50%. Se investigó la influencia del grado de sulfonación en las propiedades de la membrana. Se realizaron análisis térmicos (TGA y DTGA) y difracción de rayos X (XRD) para caracterizar las membranas y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) para evaluar la conductividad protónica de las membranas. Las conductividades protónicas en agua fueron de 3,25 a 37,08 mS.cm^-1. 

Los datos experimentales de la espectroscopia de impedancia se analizaron con circuitos equivalentes utilizando el software Zview, y los resultados mostraron que, el mejor ajuste se produjo a 80 °C.

INTRODUCCIÓN

Las células de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEMFCs por sus siglas en inglés) se consideran la tecnología de células de combustible más prometedora para una amplia gama de aplicaciones debido a su operación estable, alto rendimiento en la generación de energía y la simplicidad del sistema.

Las membranas de electrolito polimérico (PEMs) han ganado considerable atención debido a sus aplicaciones en muchos campos energéticos como electrolizadores de agua, células de combustible, sistemas de baterías, etc. La función de la membrana en las células de combustible PEM es doble: conducción de protones desde el ánodo hasta el cátodo y separación efectiva de los gases del ánodo y del cátodo. Las PEMs presentan varias ventajas sobre electrolitos inorgánicos líquidos o sólidos. La membrana polimérica debe cumplir varios requisitos: alta conductividad protónica, buena estabilidad química, térmica y mecánica, y baja permeabilidad a los reactivos. El bajo costo y la disponibilidad son requisitos económicos importantes. Además, la membrana debe funcionar a una temperatura operativa alrededor de 120 °C durante mucho tiempo.

El poli(éter éter cetona) (PEEK) es un polímero con buenas características: excelente resistencia química, alta estabilidad termooxidativa y bajo costo. El polímero de éter éter cetona sulfonado (SPEEK) se obtiene mediante sulfonación del PEEK con ácido sulfúrico concentrado. El SPEEK ofrece las ventajas de menor costo, preparación más fácil, conductividad protónica controlable y excelente estabilidad química y térmica. La estructura química del PEEK y del SPEEK se muestra en la Figura 1. La sulfonación es un método potente para la modificación de polímeros para introducir funcionalidad de ácido sulfónico, lo que ayuda en el transporte de protones.

• Materias:Polimerización Polietileno Estructuras de membrana Conductividad
• Subjects:Polymerization Polyethylene Membrane structures Conductivity
• Palabras claves:Membrana; Grado de sulfonación; SPEEK (Polietileno éter éter cetona sulfonado)
• Keywords:Membrane; Sulfonation degree; SPEEK (Sulfonated Poly(ether ether ketone)