Sals de bor: anions que poden ajudar a reduir les emissions de CO2
Un dels 17 Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) per aconseguir en l'horitzó 2030 és assegurar una vida saludable en la població. Per a això, la millora de la qualitat de l'aire és un dels grans reptes a complir. En aquest article, Francesc Teixidor i Clara Viñas, de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), presenten el seu estudi en el qual intenten millorar un dels components presents en supercondensadors, piles de combustible i bateries, això és, la membrana electrolítica polimèrica. Els resultats mostren que l'aplicació de sals de bor aporten unes propietats fisicoquímiques molt interessants.
Les piles de combustible són una alternativa sostenible a les tecnologies basades en el petroli degut a que aquestes últimes són les principals responsables de les emissions de CO2 global. Per aquest motiu investigadors de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) i de la Universitat Politècnica de València (UPV) han treballat en la millora d’una de les parts de les piles de combustible, la membrana electrolítica polimèrica, que és l’encarregada del transport de protons de l’ànode al càtode.
La novetat d’aquest treball rau en la preparació d’una membrana electrolítica polimèrica híbrida entre components orgànics i inorgànics, sent la part inorgànica feta de salts iòniques icosaèdriques del complex de bor electroactiu [Co(C2B9H11)2]- que són estables tèrmica i químicament, mentre que la part orgànica és el polímer polibenzimidazole (PBI), que aguanta temperatures altes i per això tanmateix és molt emprat per la roba dels bombers.
Anteriors estudis de conductivitat iònica de les salts de bor utilitzades en aquest treball, indiquen que presenten una bona conductivitat iònica per ser emprades en membranes electrolítiques polimèriques. La conductivitat d’aquestes salts depèn del catió seguint l’ordre de més a menys conductores les salts de [Co(C2B9H11)2]- amb els cations H+>Na+>Li+.
Figura: membrana electrolítica polimèrica de la pila de combustible
Per tant, s’han fet els estudis del polímer híbrid de PBI dopat amb les salts de l’anió de bor i se les va comparar amb el polímer sense cap dopant que es va agafar com a referència, per veure com variaven les propietats dielèctriques i de conductivitat en el rang de temperatures de 20 fins 160°C amb les mostres hidratades i seques, a més de la seva caracterització.
Els resultats obtinguts mostren que les membranes de PBI dopades amb [Co(C2B9H11)2]- presenten una alta estabilitat tèrmica (major que la del PBI pur a partir de 650°C), unes excel·lents propietats fisicoquímiques (pel que fa a la hidratació de les mostres) i una alta conductivitat iònica que a partir de 150°C supera a la del PBI pur en dos ordres de magnitud.
Degut als bons resultats obtinguts es pot concloure que les membranes electrolítiques polimèriques de PBI dopades amb salts alcalines de l’anió [Co(C2B9H11)2]- tenen unes propietats de transport interessants pel seu ús com electròlits sòlids en bateries, supercondensadors i piles de combustible.
Per a més informació es pot consultar l’article de referència
Francesc Teixidor i Clara Viñas
Laboratori de Materials Inorgànics i Catàlisi (LMI)
Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC)
Campus de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
Referències
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
