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(noticias nanowerk) Un equipo de investigadores afiliados a UNIST ha logrado avances innovadores en la mejora de la eficiencia de las pilas de combustible de hidrógeno, que están atrayendo una atención generalizada como fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente de próxima generación.
La investigación se publica en quimica APLICADA (“Conductividad superprotónica de MOF que incorporan ácido sulfámico zwitteriónico como fuente de protones y medio conductor”).
Dirigido por el profesor Myoung Soo Lah del Departamento de Química de la UNIST, el equipo desarrolló con éxito materiales de electrolitos sólidos utilizando estructuras organometálicas (MOF). Este enfoque innovador mejora significativamente la conductividad de los iones de hidrógeno en el electrolito sólido utilizado en las pilas de combustible de hidrógeno.
Además, el equipo de investigación introdujo moléculas invitadas de bajo contenido de ácido, un logro pionero entre los intermediarios utilizados para este fin. Al implementar un método novedoso que aumenta la cantidad de moléculas invitadas en los poros de MOF, lograron una mejor conductividad de los iones de hidrógeno.
![Representación esquemática de las propiedades de HSA y metodología de síntesis.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63611_1.jpg)
Las pilas de combustible de hidrógeno son dispositivos de generación de energía altamente eficientes y respetuosos con el medio ambiente que convierten la energía química resultante de las reacciones entre el hidrógeno y el oxígeno directamente en energía eléctrica. Actualmente, las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones utilizan predominantemente Nafion como material electrolítico debido a su estabilidad térmica, mecánica y química, así como a su alta conductividad de iones de hidrógeno. Sin embargo, estos sistemas tienen limitaciones en su rango de temperatura de funcionamiento y carecen de claridad sobre sus mecanismos de mejora del rendimiento.
El equipo de investigación centró su atención en los MOF como posibles alternativas. Los MOF son materiales compuestos de grupos metálicos conectados por ligandos orgánicos para formar una estructura porosa. Debido a sus excelentes propiedades de estabilidad química y térmica, los MOF han atraído recientemente un gran interés para su uso en aplicaciones de pilas de combustible. Además, los MOF tienen poros de diferentes tamaños cuando se crean, que pueden usarse para desarrollar materiales con alta conductividad de iones de hidrógeno mediante la introducción de moléculas invitadas a través de estos canales.
En este estudio, realizado por el equipo de investigación de UNIST dirigido por miembros del grupo del profesor Myoung Soo Lah, se utilizó ácido sulfámico zwitteriónico, una sustancia iónica anfótera de baja acidez que posee cargas positivas y negativas, como molécula invitada en dos tipos de MOF introducidos. , a saber, MOF -808 y MIL-101.
El ácido sulfámico, una molécula invitada con capacidades excepcionales para formar enlaces de hidrógeno en diversas formas, actúa eficazmente como medio para la transferencia de iones de hidrógeno. Al aumentar la cantidad de ácido sulfámico en los poros de los MOF, el equipo logró desarrollar materiales que tienen una alta conductividad de iones de hidrógeno (alcanzando valores de 10).-1 scm-1 o mas alto). Además, estos materiales demostraron una durabilidad notable ya que mantuvieron la conductividad de los iones de hidrógeno durante un período prolongado de tiempo.
Los resultados de la investigación son prometedores para aumentar la eficiencia y el rendimiento de las pilas de combustible de hidrógeno mediante el uso de estructuras organometálicas. Este avance ayuda a acelerar el progreso hacia soluciones energéticas sostenibles en línea con los esfuerzos globales de descarbonización.
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