Síntesis y caracterizaciones de Cd 0,85 PD 3 Li 0,3 y cd 0,85 PD 3 Li 0,15 H 0,15 nanohojas. Crédito: Ciencias (2020). DOI:10.1126 / science.abb9704
Un equipo de investigadores afiliado a una serie de instituciones en China ha desarrollado una nueva clase de membranas de intercambio de protones (PEM) ensambladas a partir de nanoláminas de tricalcogenuro de fósforo de metal de transición. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe el uso de vacantes de metal para mejorar la conductividad en los PEM. Fengmei Wang y Jun He del Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología, Beijing ha publicado un artículo de Perspectiva en la misma edición de la revista que describe la historia de la investigación de membranas de intercambio de protones y el trabajo realizado por el equipo en este nuevo esfuerzo.
Los PEM son membranas semipermeables que se fabrican con mayor frecuencia utilizando ionómeros. Se producen como un medio para conducir protones mientras actúan como aislante electrónico y barrera de reactivos. Las aplicaciones típicas incluyen pilas de combustible, filtros y sensores químicos. Uno de sus inconvenientes es que pierden su conductividad a altas temperaturas y baja humedad. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han desarrollado una nueva clase de PEM que supera estas limitaciones hasta cierto punto.
En la actualidad, la mayoría de los PEM funcionales están hechos de polímeros o de materiales que se han incrustado en una matriz de polímero. El estándar actual es Nafion PEM. Se elabora con un copolímero de fluoropolímero sulfonado a base de tetrafluoroetileno. Al igual que otros PEM, hace su trabajo a través de canales que se han optimizado para transferir protones, y al igual que otros PEM, se deben introducir poros para realizar la hidratación. Los investigadores con este nuevo esfuerzo han mejorado este diseño comenzando con CdPS 3 , un material inorgánico en capas. Luego eliminaron pequeñas cantidades de cadmio para crear vacantes que resultaron en un aumento de la conductividad de los protones. Las pruebas del nuevo diseño mostraron que tenía una conductividad de protones de aproximadamente 0,95 S / cm en un entorno de 90 ° C y 98% de HR. Los investigadores señalan que el proceso también funciona para las membranas a base de manganeso; probaron este método secundario y descubrieron que transportaba iones de litio con éxito.
Los investigadores señalan que su enfoque permite la creación de PEM que no solo son más eficientes que los que se utilizan actualmente, pero también permiten la creación de productos basados en PEM que se pueden usar en aplicaciones de mayor temperatura (hasta 90 grados Celsius) y menor humedad (hasta 53% RH).
© 2020 Science X Network
