Pilas de combustible de membrana de intercambio aniónico (AEMFC), que producen electricidad a partir de hidrógeno, se consideran una alternativa a las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones que se utilizan actualmente. Sin embargo, Los AEM tienen problemas de estabilidad en condiciones alcalinas, que puede superarse mediante reticulación. Pero los efectos de la longitud del reticulante sobre el rendimiento de AEMFC no se comprenden bien. Ahora, Los científicos coreanos han dilucidado estos efectos para los reticulantes que contienen oxígeno. Usando un reticulante óptimamente largo, produjeron una nueva AEMFC con mayor rendimiento.

Se están haciendo muchos esfuerzos en todo el mundo para reemplazar los combustibles fósiles con alternativas más ecológicas. Hidrógeno (H ₂ ) es una opción prometedora que actualmente está en el centro de atención; se puede utilizar para generar electricidad en pilas de combustible con agua generada como único subproducto. Sin embargo, la tecnología no está lista para su comercialización porque las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones, el tipo más estudiado, sufren de problemas de estabilidad y costes elevados.

A diferencia de, Las pilas de combustible de membrana de intercambio aniónico (AEM) utilizan catalizadores más baratos y pueden ofrecer un rendimiento superior. En estas celdas, iones de hidróxido (OH ^- ) circulan en lugar de protones mediante el uso de un electrolito polimérico compuesto por un esqueleto polimérico y grupos conductores de iones. Una forma de mejorar las propiedades de tales electrolitos es reticulando, uniendo física o químicamente unidades de polímero entre sí a través de cadenas laterales moleculares.

Aunque los reticulantes que contienen oxígeno mejoran la estabilidad y la conductividad iónica de los AEM en virtud de su hidrofilia, o afinidad por el agua, los efectos de la longitud del reticulante, que define el número de átomos de oxígeno, no se entienden en detalle.

Para obtener una visión más profunda de este problema, Científicos de la Universidad Nacional de Incheon llevaron a cabo recientemente un estudio en el que prepararon polímeros AEM largos con grupos conductores de iones de amonio y unieron estas moléculas utilizando reticulantes que contienen óxido de etileno de varias longitudes. A través de una amplia variedad de experimentos, compararon AEM con diferentes longitudes de reticulante en términos de sus propiedades mecánicas y térmicas, capacidad de retención de agua, OH ^- conductividad iónica, morfología y estabilidad. Sus hallazgos se publican en el Revista de ciencia de membranas , una revista líder en el campo de la ciencia de los polímeros.

Los experimentos ayudaron a los científicos a dilucidar los mecanismos por los cuales la longitud excesiva del reticulador puede, en última instancia, degradar el rendimiento de los AEM. Profesor Tae-Hyun Kim, quien dirigió el estudio, explica:"Aunque era fácil predecir que los reticulantes que contienen oxígeno aumentarían la hidrofilia y posiblemente conducirían a una mejor conductividad iónica, Nuestros resultados revelan que un número excesivamente grande de unidades de oxígeno repetidas aumenta la cristalinidad, o el grado de orden, del material resultante. Sucesivamente, esto en realidad reduce la hidrofilia y, en última instancia, compromete muchas propiedades fisicoquímicas de la AEM ".

Después de establecer la longitud óptima para su reticulante, los investigadores prepararon una celda de combustible AEM y encontraron que el rendimiento resultante era notablemente mejor que cuando se usaban AEM sin reticulantes que contienen oxígeno. Emocionado por los resultados, El profesor Kim dijo:"La principal conclusión de nuestro estudio es que la adición de moléculas con alta afinidad por el agua, como el óxido de etileno, a los reticuladores de longitud óptima es una estrategia válida para mejorar las propiedades fundamentales de los AEM y su rendimiento en las pilas de combustible reales ".

Aunque todavía hay margen de mejora antes de que las pilas de combustible AEM se puedan utilizar de forma eficaz en la práctica y comercializarlas, Este estudio da un paso más hacia la popularización de las fuentes de energía ecológicas de próxima generación.