Membranas híbridas con uso potencial en pilas de combustible - Parte 1: Nanocompuestos de poli(eterimida) sulfonada

Hybrid membranes with potential use in fuel cells - Part 1: Sulfonated poly(etherimide) nanocomposites

Las pilas de combustible que utilizan membranas poliméricas conductoras de iones representan una alternativa interesante para sustituir las matrices energéticas convencionales basadas en combustibles fósiles y para generar energía con un impacto medioambiental mínimo. Sin embargo, las membranas poliméricas actualmente disponibles presentan ciertas propiedades intrínsecas que reducen la eficiencia y durabilidad de las pilas construidas, siendo los principales inconvenientes el límite de temperatura de uso (debido a la necesidad de presencia de agua para la conducción iónica) y la susceptibilidad a la degradación mecánica, térmica y química. En este trabajo se pretende obtener, caracterizar y evaluar el rendimiento de membranas poliméricas híbridas basadas en poli(éter imida) (PEI), un polímero con una excelente resistencia mecánica y química, y cuya conductividad protónica es independiente de la presencia de agua, lo que permite su utilización a temperaturas más elevadas. 

Las membranas poliméricas basadas en poli(éter imida) se modificaron químicamente para aumentar su conductividad iónica. La incorporación de un mineral arcilloso a escala nanométrica tuvo por objeto aumentar la resistencia mecánica y térmica de las membranas obtenidas, condiciones fundamentales para su durabilidad cuando se utilizan en pilas de combustible, así como incrementar sus propiedades de barrera frente a los gases de proceso. Las membranas se evaluaron mediante FTIR, DSC, TGA, DMA, densidad, hinchamiento de agua, transmisión de vapor de agua y resistencia a la migración de iones. Los resultados obtenidos son prometedores, ya que fue posible alterar las propiedades conductoras de la membrana sin pérdidas excesivas de resistencia térmica y mecánica.

INTRODUCCIÓN

El uso de combustibles ha atraído una enorme atención no sólo de los grupos de investigación, sino también de gobiernos y organizaciones no gubernamentales. Este interés se debe al problema crónico e inminente del agotamiento de las matrices energéticas basadas en combustibles fósiles. Aliado a este problema, el colosal impacto ambiental sobre todos los ecosistemas terrestres resultante de décadas de uso incontrolado de estos combustibles ha llevado a una situación alarmante en la que la propia sostenibilidad de la calidad de vida de las poblaciones de todo el mundo está en jaque. 

En este contexto, el gobierno brasileño, a través del Ministerio de Minas y Energía (MME), ha incluido el desarrollo y uso de pilas de combustible basadas en hidrógeno como uno de los objetivos a alcanzar por el Plan Nacional de Energía 2030.Las pilas de combustible basadas en hidrógeno presentan varias ventajas en comparación con las tecnologías convencionales de producción de energía.