Membranas híbridas con uso potencial en pilas de combustible - Parte 2: Nanocompuestos de poli(carbonato) sulfonado

Hybrid membranes with potential use in fuel cells - Part 2: Sulfonated poly(carbonate) nanocomposites

Se han estudiado membranas poliméricas conductoras de iones para su uso en pilas de combustible. Sin embargo, las membranas poliméricas disponibles en el mercado presentan algunos inconvenientes. En este trabajo se presenta el estudio del policarbonato modificado químicamente para su uso como membrana conductora de iones, mediante la obtención, caracterización y evaluación de este nuevo material. El uso de nanoarcillas sepiolíticas tuvo como objetivo el aumento de la resistencia mecánica y térmica, que puede verse perjudicada por la sulfonación del polímero. Las membranas fueron evaluadas por FTIR, DSC, TGA, DMA, hinchamiento de agua, absorción de vapor de agua y resistencia a la migración iónica. Los resultados obtenidos muestran la posibilidad de un buen equilibrio entre estructura y propiedades, con el objetivo de un alto rendimiento de las membranas estudiadas.

INTRODUCCIÓN

Las pilas de combustible basadas en hidrógeno ofrecen ventajas significativas en términos de alta eficiencia y simplicidad en comparación con tecnologías convencionales para la obtención de energía.

Las pilas de combustible de membrana conductora de protones (PEMFC) funcionan de la siguiente manera: el hidrógeno utilizado como combustible se oxida en el ánodo, liberando protones y electrones según la Ecuación 1:

2H2​→4H++4e−

En el cátodo, el oxígeno reacciona con los electrones procedentes del circuito eléctrico y con los protones conducidos por el electrolito, formando agua y liberando calor según la Ecuación 2:

​O2​+4e−+4H+→2H2​O​

Para que el sistema funcione, es crucial que los electrones y protones sean conducidos por un electrolito, que en el caso de las PEMFC es una membrana polimérica.

Las membranas poliméricas utilizadas en las PEMFC deben poseer alta conductividad de protones, ser impermeables a los gases combustibles y tener buena estabilidad química y térmica. La principal preocupación en la durabilidad de las PEMFC se centra en la degradación mecánica, térmica y electroquímica de la membrana polimérica.

En este estudio, se investigó el uso de policarbonato (PC) como material para las membranas en PEMFC. En este estudio, se investigó el uso de policarbonato (PC) como material para las membranas en PEMFC. Los policarbonatos, que son una clase de poliésteres, tienen propiedades como elevada estabilidad térmica, tenacidad y resistencia al impacto, transparencia óptica, resistencia al calor, estabilidad dimensional, baja inflamabilidad, baja toxicidad y buenas propiedades eléctricas.