Cientistas do Instituto Japonês para Ciências Integradas de Materiais Celulares (iCeMS) estão liderando esforços para sintetizar materiais mais fortes e eficientes para membranas de células de combustível de hidrogênio. A maioria das células de combustível atualmente no mercado utiliza membranas líquidas. Uma nova membrana de vidro de polímero de coordenação, relatado no jornal Ciência Química , funciona tão bem quanto suas contrapartes líquidas com força e flexibilidade adicionais.

As células de combustível de hidrogênio são alimentadas com hidrogênio e oxigênio para produzir eletricidade, com a água como seu único subproduto. Essas células de combustível contêm 'membranas condutoras de prótons' que facilitam a separação das partículas positivas e negativas do hidrogênio, prótons e elétrons, um processo que acaba levando à produção de eletricidade.

Os prótons precisam se mover facilmente através dessas membranas para que o processo seja eficiente. As membranas condutoras de prótons atuais são feitas de líquidos e não podem operar de forma eficaz em condições secas, tornando sua fabricação complicada e cara. Os cientistas estão procurando maneiras de fabricar membranas sólidas feitas de eletrólitos sem água que forneçam melhor estabilidade mecânica e térmica do que suas contrapartes líquidas, mas também são econômicos e ainda conduzem bem os prótons.

"Nosso vidro de polímero de coordenação teve um desempenho melhor do que líquidos iônicos e polímeros de coordenação cristalinos relatados recentemente, "diz Satoshi Horike, um cientista de materiais do Instituto de Ciências Integradas de Materiais Celulares (iCeMS) da Universidade de Kyoto, que liderou a pesquisa.

Horike, Tomohiro Ogawa e colegas no Japão fabricaram sua membrana de vidro de polímero de coordenação misturando um 'líquido iônico prótico' com íons de zinco. Líquidos iônicos próticos são sais líquidos produzidos pela mistura de um ácido e uma base. A equipe usou um líquido iônico prótico chamado di-hidrogenofosfato de dietilmetilamônio. Adicionar zinco a este líquido levou à formação de um sólido, vidro de polímero elástico.

A estrutura molecular do vidro de polímero de coordenação facilitou o movimento dos prótons através dele sob condições secas a 120 ° C. Quando testado em uma célula de combustível de hidrogênio, produziu alta tensão (0,96 volts), bem dentro da faixa de membranas de eletrólito de polímero típicas. Sua produção de energia também foi semelhante às membranas de Nafion comumente usadas.

Ogawa acredita que suas descobertas oferecem uma abordagem interessante para o uso de polímeros de vidro em aplicações de células de combustível. A equipe planeja continuar seu trabalho com o objetivo de obter membranas de células de combustível com maior desempenho e estabilidade a longo prazo.