Sales de boro: aniones que pueden ayudar a reducir las emisiones de CO2
Uno de los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) para alcanzar en el horizonte 2030 es asegurar una vida saludable en la población. Para ello, la mejora de la calidad del aire es uno de los grandes retos a cumplir. En este artículo, Francesc Teixidor y Clara Viñas, del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), presentan su estudio en el que intentan mejorar uno de los componentes presentes en supercondensadores, pilas de combustible y baterías, esto es, la membrana electrolítica polimérica. Los resultados muestran que la aplicación de sales de boro aportan unas propiedades fisicoquímicas muy interesantes.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la contaminación del aire representa un importante riesgo medioambiental para la salud. La mejora de la calidad del aire es uno de los principales retos a conseguir y las pilas de combustible son una alternativa sostenible a las tecnologías basadas en petróleo debido a que éstas últimas son las principales responsables de las emisiones de CO2 global. Por ello, en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) y de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) hemos trabajado en la mejora de una de las partes de las pilas de combustible, la membrana electrolítica polimérica, que es la encargada del transporte de protones del ánodo al cátodo.
La novedad de nuestro trabajo radica en la preparación de una membrana electrolítica polimérica híbrida entre compuestos orgánicos e inorgánicos, siendo la parte inorgánica sales iónicas icosaédricas del complejo de boro electroactivo [Co(C2B9H11)2]- que son estables térmica y químicamente, mientras que la parte orgánica es el polímero polibenzimidazol (PBI), que aguanta temperaturas altas, y en consecuencia muy utilizado en la ropa de los bomberos.
Anteriores estudios de conductividad iónica de las sales de boro utilizadas en este trabajo, indican que presentan una buena conductividad iónica para ser utilizadas en membranas electrolíticas poliméricas. La conductividad de estas sales depende del catión siguiendo el orden de más a menos conductoras las sales de [Co(C2B9H11)2]- con los cationes H+>Na+>Li+.
Figura: membrana electrolítica polimérica de la pila de combustible
Por tanto, se han hecho los estudios del polímero híbrido de PBI dopado con las sales del anión de boro y se compararon con el polímero sin dopar que se cogió como referencia, para ver cómo variaban las propiedades dieléctricas y de conductividad en el rango de temperaturas de 20 a 160°C con las muestras hidratadas y secas, además de su caracterización.
Los resultados obtenidos muestran que las membranas de PBI dopadas con [Co(C2B9H11)2]- presentan una alta estabilidad térmica (mayor que la del PBI puro a partir de 650°C), unas excelentes propiedades fisicoquímicas (en cuanto a la hidratación de las muestras) y una alta conductividad iónica que a partir de 150°C supera a la del PBI puro en dos órdenes de magnitud.
Debido a los buenos resultados obtenidos se puede concluir que las membranas electrolíticas poliméricas de PBI dopadas con sales alcalinas del anión [Co(C2B9H11)2]- tienen unas propiedades de transporte interesantes para su uso como electrolitos sólidos en baterías, supercondensadores y pilas de combustible.
Para más información, consultar el artículo de referencia
Francesc Teixidor y Clara Viñas
Laboratorio de Materiales Inorgánicos y Catálisis (LMI)
Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC)
Campus de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Referencias
Isabel Fuentes, Andreu Andrio, Abel García-Bernabé, Jorge Escorihuela, Clara Viñas, Francesc Teixidor and Vicente Compañ Structural and dielectric properties of cobaltacarborane composite polybenzimidazole membranes as solid polymer electrolytes at high temperature Phys.Chem.Chem.Phys., 2018, 20, 10173. DOI: 10.1039/c8cp00372f
