Nuevos materiales iónicos para pilas de combustible de hidrógeno. El equipo fue dirigido por el profesor Myoung Soo Lah del Departamento de Química de la UNIST. Y desarrolló con éxito, materiales de electrolitos sólidos utilizando estructuras organometálicas (MOF). Este enfoque innovador mejora significativamente la conductividad de los iones de hidrógeno dentro del electrolito sólido empleado en las pilas de combustible de hidrógeno.
Además, el equipo de investigación introdujo moléculas intermediarias con baja acidez. Lo que supone un logro pionero entre los intermediarios utilizados para este fin. Al implementar una metodología novedosa que aumenta la cantidad de estas moléculas dentro de los poros de MOF, lograron una mejor conductividad de los iones de hidrógeno.
Eficiencia y conductividad
Las pilas de combustible de hidrógeno son dispositivos de generación de energía altamente eficientes y respetuosos con el medio ambiente. Estas convierten directamente la energía química derivada de las reacciones entre el hidrógeno y el oxígeno en energía eléctrica.
Actualmente, las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones emplean predominantemente Nafion como material electrolítico. Debido a su estabilidad térmica, mecánica y química junto con su alta conductividad de iones de hidrógeno. Sin embargo, estos sistemas enfrentan limitaciones con respecto a su rango de temperatura de funcionamiento. Y no resulta fácil mejorar su rendimiento.
La alternativa de los MOF
El equipo de investigación centró su atención en los MOF como posibles alternativas. Los MOF son materiales compuestos de grupos metálicos interconectados por ligandos orgánicos para formar una estructura porosa. Tienen excelentes propiedades de estabilidad química y térmica. Y han despertado recientemente un interés considerable para su uso en aplicaciones de pilas de combustible.
Además, cuando se generan, los MOF poseen poros de diferentes tamaños que pueden utilizarse para desarrollar materiales con alta conductividad de iones de hidrógeno. Mediante la introducción de moléculas invitadas a través de estos canales.
El equipo introdujo ácido sulfámico zwitteriónico (una sustancia iónica anfótera de baja acidez que posee cargas positivas y negativas) como molécula invitada. Y lo hicieron en dos tipos de MOF, a saber, MOF. -808 y MIL-101. Esta es una molécula invitada con capacidades excepcionales para formar enlaces de hidrógeno en diversas formas. Y opera eficazmente como medio para transferir iones de hidrógeno.
Al aumentar la cantidad de ácido sulfámico dentro de los poros de los MOF, el equipo desarrolló con éxito, materiales que demostraban una alta conductividad de los iones de hidrógeno (alcanzando niveles de 10-1 Scm-1 o superiores). Y con una durabilidad notable, ya que mantuvieron la conductividad de los iones de hidrógeno durante un período prolongado.
Los resultados de la investigación son inmensamente prometedores para mejorar la eficiencia y el rendimiento de las pilas de combustible de hidrógeno. Mediante la utilización de estructuras organometálicas. Este avance contribuye a acelerar el progreso hacia soluciones energéticas basadas en la sostenibilidad. en línea con los esfuerzos globales hacia la descarbonización. Nuevos materiales iónicos para pilas de combustible de hidrógeno.
Referencia: estudio del Dr. Amitosh Sharma, Dr. Jaewoong Lim, Seonghwan Lee, et al. publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition.
