Revista de ciencia y tecnología de membranas

Abstracto

Membranas de intercambio aniónico basadas en quitosano para celdas de combustible de etanol directo

Birgit Feketeföldi, Bernd Cermenek, Christina Spirk, Alexander Schenk, Christoph Grimmer, Merit Bodner, Martin Koller, Volker Ribitsch y Viktor Hacker

Se sintetizaron con éxito una serie de nuevas membranas de quitosano altamente cuaternizado y poli(alcohol vinílico) cuaternizado para su aplicación en celdas de combustible de etanol directo alcalino. La reticulación se logró utilizando dos agentes de reticulación diferentes y un proceso térmico adicional para mejorar las propiedades químicas y térmicas. Se prepararon mezclas equivalentes de membranas de quitosano y poli(alcohol vinílico) con diversos grados de reticulación utilizando diferentes cantidades de glutaraldehído y diglicidil éter de etilenglicol como reticulantes. Para investigar su aplicabilidad en celdas de combustible de etanol directo, las membranas se caracterizaron en términos de sus propiedades estructurales, estabilidad química, térmica y alcalina, transporte de iones y propiedades iónicas utilizando los siguientes métodos: espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, espectroscopia de resonancia magnética nuclear, microscopía electrónica de barrido, análisis termogravimétrico, captación de agua por cambio de masa, permeabilidad del etanol en la celda de difusión, método de titulación por retroceso (capacidad de intercambio iónico) y espectroscopia de impedancia electroquímica (conductividad aniónica). A pesar del alto grado de cuaternización de los materiales aplicados y sin importar el espesor de película delgada de las membranas de mezcla, los nuevos productos reticulados mostraron una estabilidad mecánica sobresaliente. Las membranas de menor reticulación exhibieron las mejores propiedades iónicas y de transporte con una alta conductividad aniónica de 0,016 S cm-1 y una alta capacidad de intercambio iónico de 1,75 meq g-1, mientras que las membranas con un mayor grado de reticulación tuvieron un rendimiento superior en términos de permeabilidad reducida al etanol de 3,30âÂ�Â�10-7 cm2 s-1 a 60°C. Las membranas de mezcla, reticuladas química y térmicamente, brindan una excelente estabilidad térmica con una temperatura de degradación de inicio superior a 280°C y una excelente estabilidad alcalina en 1,0 M KOH a 60°C durante 650 h. Por lo tanto, estas membranas compuestas exhiben un alto potencial para su aplicación como electrolitos alcalinos en celdas de combustible.