Una mayor organización a nivel molecular podría mejorar la eficiencia de las membranas utilizadas en las pilas de combustible de hidrógeno que proporcionan energía a los coches eléctricos y otras aplicaciones industriales. según una reseña publicada en la revista Ciencia y tecnología de materiales avanzados .

Las pilas de combustible de hidrógeno son los componentes productores de energía de los coches eléctricos. Trabajar, necesitan poder dividir las moléculas de hidrógeno en protones cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Un tipo particular de membrana, una membrana de polímero conductor de protones, se utiliza para este propósito. Solo permite que los protones lo atraviesen, mientras que los electrones circulan alrededor de las membranas para crear la corriente eléctrica deseada. Luego, los protones se transportan a lo largo de una película delgada de 'ionómero' y luego a un catalizador electroquímico donde los electrones y los protones se unen.

La investigación ha demostrado que el transporte de protones a través de las membranas de polímero conductor de protones más gruesas es mejor que en las de ionómero más delgadas.

Esta segunda parte del proceso de transporte de protones debe estudiarse para mejorar el rendimiento de la pila de combustible, dice el científico de materiales Yuki Nagao del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón, que ha estado investigando películas conductoras de protones durante muchos años.

Utilizando tecnologías de vanguardia, él y otros han estado investigando las estructuras moleculares de las películas de ionómeros y han descubierto que cuanto más organizadas están internamente, mejor conducen protones.

Algunas películas de ionómero que se utilizan comúnmente en las pilas de combustible de hidrógeno se fabrican con ácido sulfónico perfluorado. Las películas se pueden colocar sobre superficies hechas de sustancias como óxido de silicio, Óxido de magnesio, o platino u oro pulverizado. Nagao ha descubierto que la conductividad de los protones en estas películas depende del tipo de superficie y puede afectar el rendimiento de la pila de combustible.

Moléculas en otro tipo de película, hecho de poliimida alquil sulfonada, organizarse más con la absorción de agua. Esta propiedad es el resultado de la capacidad del material para entrar en una fase de cristal líquido cuando se agrega el solvente.

"Desarrollar una mejor comprensión de estas propiedades y sus impactos en la conducción de protones será importante para aclarar los mecanismos de conducción de protones," "explica Nagao.

Se necesitan más investigaciones para comprender cómo controlar la organización molecular mediante la aplicación de campos magnéticos externos, empleando sus propiedades de cristal líquido, o desarrollando redes de enlaces de hidrógeno entre cadenas de polímero dentro de las películas delgadas. Esto podría ayudar a conducir a una variedad de aplicaciones utilizando películas delgadas de polímero altamente conductor de protones.