Fabricación y evaluación de una membrana conductora de iones soportada en óxido de aluminio nanoporoso

Abstract

Las membranas conductoras de protones son una parte fundamental en el funcionamiento de varios tipos de celdas combustibles. En la actualidad el nafion es el material más utilizado para cumplir dicha función, aunque adolece de varias desventajas siendo la más significativa su alto costo. En el presente trabajo se presenta una alternativa de membrana conductora de iones que utiliza alúmina como soporte y una modificación basada en silanos y moléculas hidrofóbicas. Las membranas de alúmina se obtuvieron mediante la anodización del aluminio en un medio ácido a condiciones de tiempo, voltaje, densidad de corriente, concentración del electrolito y temperatura establecidas, con un espesor estimado en 53 m y un diámetro de poro promedio de 73 nm. La funcionalización fue llevada a cabo utilizando un silano aminado el cual permite movimiento iónico a través de la estructura de la membrana y a su vez sirve como precursor para la formación de un compuesto tipo amida, utilizando un ácido carboxílico fluorado, otorgándole carácter hidrofóbico. Se obtuvieron membranas de alúmina hidrofóbicas con un ángulo de contacto de 147,6° y una resistencia de 120,66 , con estas características se evaluó como separador en una celda combustible microbiana, y se comparó con el nafion, debido a que es el material de referencia usado en este tipo de celdas y que se caracteriza por su alta estabilidad electroquímica, buena resistencia mecánica y alta conductividad iónica; al encontrarse similitud en las curvas de voltaje contra tiempo y disminución de la demanda química de oxígeno, se concluyó que la membrana de alúmina modificada puede ser una alternativa viable como separador en celdas combustible microbianas. _