Investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST) y del Instituto de Física Química de Dalian, Academia china de ciencias, han establecido con éxito un diseño sintético universal utilizando polímeros orgánicos porosos (COP) para electrolitos de pilas de combustible, de acuerdo con un artículo candente de la elección del editor publicado en la revista Fronteras de la química de los materiales .

El desarrollo de nuevos materiales para tecnologías rentables es urgente y necesario para lograr una sociedad ambientalmente sostenible. Las celdas de combustible de electrolito de polímero tienen altas expectativas de un sistema de energía limpia que pueda respaldar la protección del medio ambiente. Deben poder dividir una molécula de hidrógeno en protones cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Para este propósito, Se necesitan materiales poliméricos con alta conductividad de protones. Los electrones no atraviesan el material, solo los protones pasan, para que puedan extraerse como electricidad.

La investigación ha demostrado que universal, y una estrategia sintética rentable para obtener COP altamente conductores de protones como se muestra en el Esquema 1. Muestran una excelente conductividad de protones de 10 ^-2 a 10 ^-1 S cm ^-1 .

En la investigación hasta ahora, hubo varios problemas:el método sintético que utiliza 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 de JAIST, quien ha estado investigando materiales conductores de protones durante muchos años.

Los investigadores dividieron los pasos sintéticos en dos pasos. Primero, Se sintetizó un polímero orgánico poroso. Segundo, Se adoptó una estrategia de post-sulfonación que luego introdujo grupos de ácido sulfónico a través de los poros. El catalizador utilizado durante la síntesis provoca el deterioro del material durante el funcionamiento de la pila de combustible, pero también podría eliminarse utilizando los poros. La notable conductividad de S-POP-TPM se registró en 2,7 × 10 ^-2 y 1.0 × 10 ^-1 S cm ^-1 por debajo de 25 y 80 ° C a 95% RH, respectivamente.

"Los resultados de este estudio indican que la estructura de los COP sulfonados ofrece un medio simple y universal para desarrollar el diseño estructural de materiales altamente conductores de protones, "explica Zhongping Li, quien es el primer autor de este trabajo. El trabajo representa un paso adelante hacia una sociedad del hidrógeno.