¿Simple es lo mejor? Diseño simple y universal para el electrolito de la pila de combustible
Un paso adelante hacia una sociedad del hidrógeno
Investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST) y del Instituto de Física Química de Dalian, Academia de Ciencias de China, han establecido con éxito un diseño sintético universal utilizando polímeros orgánicos porosos (POPs) para electrolitos de celdas de combustible, según un artículo candente elegido por el editor y publicado en la revista Materials Chemistry Frontiers.
El desarrollo de nuevos materiales para tecnologías eficaces en función de los costos es urgente y necesario para lograr una sociedad ambientalmente sostenible. Las pilas de combustible de electrolito polimérico tienen grandes expectativas de un sistema de energía limpia que pueda apoyar la protección del medio ambiente. Deben ser capaces de dividir una molécula de hidrógeno en protones cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Para ello, se necesitan materiales poliméricos con alta conductividad de protones. Los electrones no pasan a través del material, sólo los protones pasan, por lo que podemos ser extraídos como electricidad.
La investigación ha demostrado una estrategia sintética simple, universal y rentable para obtener COP altamente conductores de protones. Muestran una excelente conductividad de protones de 10-2 a 10-1 S cm-1.
En las investigaciones realizadas hasta ahora, hubo problemas de que el método sintético que utilizaba los COP era complicado y el esqueleto era limitado. Con el fin de establecer la estrategia sintética universal para aplicaciones prácticas, pudimos probar varios esqueletos como COP y establecimos el método sintético aplicable a casi todos los materiales de base aromática, dice el científico de materiales Yuki Nagao del JAIST, que ha estado investigando los materiales conductores de protones durante muchos años.
Dividieron los pasos sintéticos en dos pasos. Primero, se sintetizó un polímero orgánico poroso. Segundo, se adoptó una estrategia de post sulfonación que introdujo grupos de ácido sulfónico a través de los poros. El catalizador utilizado durante la síntesis causa el deterioro del material durante el funcionamiento de la pila de combustible, pero también se podía eliminar utilizando los poros. Se registró una notable conductividad de S-POP-TPM en 2,7 × 10-2 y 1,0 × 10-1 S cm-1 bajo 25 y 80 °C a 95% HR, respectivamente.
"Los resultados de este estudio indican que la estructura de los COP sulfonados ofrece un medio simple y universal para evolucionar el diseño estructural de los materiales altamente conductores de protones", explica Zhongping Li, que es el primer autor de este trabajo. Un paso adelante hacia una sociedad del hidrógeno.
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