Introducción
Las membranas conductoras de protones (PCM) son un componente clave de muchas tecnologías verdes, como las pilas de combustible y los electrolizadores. Estos dispositivos utilizan hidrógeno como combustible limpio y los PCM se utilizan para conducir protones entre los electrodos de hidrógeno. Sin embargo, los PCM más modernos se basan en polímeros perfluorados, que son caros y tienen una estabilidad limitada.
Los minerales atómicamente delgados ofrecen una alternativa prometedora a los polímeros perfluorados para los PCM. Estos minerales están compuestos por una sola capa de átomos y tienen una serie de ventajas sobre los materiales tradicionales, incluida una alta conductividad de protones, resistencia mecánica y estabilidad química.
Progreso reciente
En los últimos años, ha habido avances considerables en el desarrollo de PCM minerales atómicamente delgados. Los investigadores han explorado una variedad de materiales, incluido el grafeno, el nitruro de boro hexagonal y los dicalcogenuros de metales de transición. Estos materiales han mostrado una conductividad de protones prometedora y son compatibles con una variedad de procesos de fabricación.
Por ejemplo, un estudio reciente realizado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts demostró que el óxido de grafeno se puede utilizar para crear un PCM con una conductividad de protones de 10-1 S/cm. Esto es comparable a la conductividad de protones de los polímeros perfluorados. El PCM de óxido de grafeno también es estable en ambientes ácidos, lo que lo convierte en un candidato prometedor para aplicaciones de pilas de combustible.
Desafíos
A pesar del progreso que se ha logrado, todavía hay una serie de desafíos que deben superarse antes de que se puedan comercializar los PCM minerales atómicamente delgados. Un desafío es el alto costo de estos materiales. Otro desafío es la dificultad de fabricar estos materiales en películas delgadas.
Perspectivas
El desarrollo de PCM minerales atómicamente delgados es un área de investigación prometedora. Estos materiales tienen el potencial de revolucionar las tecnologías verdes, como las pilas de combustible y los electrolizadores. Con una investigación continua, es probable que los PCM minerales atómicamente delgados se conviertan en una realidad en un futuro próximo.
Aplicaciones
Los PCM minerales atómicamente delgados tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales en tecnologías verdes. Algunas de las aplicaciones más prometedoras incluyen:
* Pilas de combustible: Se podrían utilizar PCM minerales atómicamente delgados para reemplazar los polímeros perfluorados que se utilizan actualmente en las pilas de combustible. Esto reduciría el coste y mejoraría la durabilidad de las pilas de combustible.
* Electrolizadores: Se podrían utilizar PCM minerales atómicamente delgados para reemplazar los polímeros perfluorados que se utilizan actualmente en los electrolizadores. Esto haría que los electrolizadores fueran más eficientes y menos costosos.
* Almacenamiento de hidrógeno: Los PCM minerales atómicamente delgados podrían usarse para almacenar hidrógeno para su uso en celdas de combustible y otros dispositivos. Esto permitiría el desarrollo de vehículos y otros dispositivos propulsados por hidrógeno.
Conclusión
Los PCM minerales atómicamente delgados son una alternativa prometedora a los polímeros perfluorados para una variedad de tecnologías ecológicas. Estos materiales tienen el potencial de revolucionar las pilas de combustible, los electrolizadores y el almacenamiento de hidrógeno. Con una investigación continua, es probable que los PCM minerales atómicamente delgados se conviertan en una realidad en un futuro próximo.
