{"id":132929,"date":"2016-03-07T09:02:35","date_gmt":"2016-03-07T08:02:35","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132929"},"modified":"2016-03-07T09:02:35","modified_gmt":"2016-03-07T08:02:35","slug":"pilas-de-combustible-con-membranas-polimericas-hibridas-para-aplicaciones-a-alta-temperatura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2016\/03\/07\/132929","title":{"rendered":"Pilas de combustible con membranas polim\u00e9ricas h\u00edbridas para aplicaciones a alta temperatura"},"content":{"rendered":"

Autores: R. Escudero-Cid y P. <\/span>Oc\u00f3n- <\/span>Universidad Aut\u00f3noma de Madrid<\/span><\/strong><\/p>\n

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Las membranas polim\u00e9ricas utilizadas en las pilas de combustible de intercambio prot\u00f3nico ofrecen alta conductividad i\u00f3nica, buen aislamiento el\u00e9ctrico, adecuada impermeabilidad gaseosa y una alta estabilidad qu\u00edmica y electroqu\u00edmica. El Nafion\u00ae es el material m\u00e1s usado para este tipo de membranas, est\u00e1 formado por un pol\u00edmero perfluorinado y presenta muy buenas conductividades i\u00f3nicas del orden de 0.1 S\/cm a 50 \u00b0C (con alta humectaci\u00f3n). Este material presenta el problema de que deben estar hidratado para mantener su conductividad i\u00f3nica, por lo que trabajar a temperaturas cercanas a los 100 \u00b0C no es viable ya que se compromete mucho la conductividad i\u00f3nica.<\/span><\/p>\n

En estos dispositivos se necesita disponer de corrientes reactivas de hidr\u00f3geno puro, ya que trazas de CO que acompa\u00f1an al hidr\u00f3geno como impureza envenenan al catalizador de Pt utilizado en los electrodos del dispositivo. Una de las soluciones a dicho problema se plantea sustituyendo las membranas de\u00a0 Nafion\u00ae, por materiales de la familia de los polibenzimidazoles (PBI), las cuales presentan mayor estabilidad t\u00e9rmica. Por tanto, al trabajar con PBI se podr\u00edan alcanzar mayores temperaturas de operaci\u00f3n (100 – 200 \u00b0C) en PEMFC, consiguiendo mejorar\u00a0 las cin\u00e9ticas de las reacciones involucradas en la pila de combustible y as\u00ed utilizar catalizadores m\u00e1s baratos que el de Pt. Adem\u00e1s, en este caso no ser\u00eda necesario el uso de hidr\u00f3geno de alta pureza, ya que el CO a altas temperaturas se oxida a CO<\/span>2<\/sub> m\u00e1s f\u00e1cilmente, siendo este inerte a los catalizadores, sin producir un alto envenenamiento de los mismos.<\/span><\/p>\n

Para trabajar con PBI es necesario doparlo con H<\/span>3<\/sub>PO4<\/sub> (u otros dopantes), con el fin de mejorar su conductividad i\u00f3nica. El PBI convenientemente dopado retiene el \u00e1cido mediante interacciones que realizan los grupos amino de su estructura con dicho \u00e1cido. El PBI no alcanza los valores de conductividad i\u00f3nica que se consiguen con el Nafion\u00ae, y adem\u00e1s la conductividad del PBI disminuye con el tiempo al ir perdiendo su dopaje. Adem\u00e1s de utilizar el PBI, es interesante el uso de otros materiales de la familia de los polibenzimidazoles que presenten propiedades similares al PBI, como el ABPBI (poli(2,5-benzimidazol)).<\/span><\/p>\n

Para disminuir la p\u00e9rdida de dopaje, una soluci\u00f3n es la introducci\u00f3n de l\u00edquidos i\u00f3nicos (ILs) en las membranas de PBI. De este modo se consigue aumentar las interacciones que mantienen retenido al dopante (H<\/span>3<\/sub>PO4<\/sub>). Los l\u00edquidos i\u00f3nicos son sales fundidas a temperatura ambiente, no son vol\u00e1tiles, est\u00e1n formados por cationes org\u00e1nicos y aniones org\u00e1nicos\/inorg\u00e1nicos. Son interesantes en aplicaciones electroqu\u00edmicas centradas en la conductividad prot\u00f3nica, ya que asegura una conductividad prot\u00f3nica anh\u00eddrica y una suficiente estabilidad t\u00e9rmica. <\/span><\/p>\n

Al formar membranas h\u00edbridas de PBI-IL decrece las propiedades mec\u00e1nicas respecto a la membrana de PBI, pero presenta una alta conductividad prot\u00f3nica a altas temperaturas. El problema de las membranas h\u00edbridas es que, el IL acaba saliendo de la estructura de la membrana. Una soluci\u00f3n a este problema es utilizar una nueva familia de materiales de l\u00edquidos i\u00f3nicos polim\u00e9ricos (PILs) (siendo el objetivo que se plantea en este Proyecto), formados mediante una cadena repetitiva de un mismo mon\u00f3mero de IL, presentando caracter\u00edsticas t\u00edpicas de los l\u00edquidos i\u00f3nicos y nuevas propiedades intr\u00ednsecas propias de un pol\u00edmero.<\/span><\/p>\n

Las membranas h\u00edbridas hechas con PIL presentan mejor homogeneidad, retenci\u00f3n de dopaje y propiedades f\u00edsicas y electroqu\u00edmicas que las membranas h\u00edbridas hechas con IL.\u00a0 <\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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