Resumen
La demanda de fuentes de energía limpia y eficiente en el futuro escenario energético, han impulsado en los últimos años el desarrollo de tecnologías alternativas que permitan eliminar o disminuir la dependencia del petróleo. En este sentido, las membranas de intercambio protónico para pilas de combustible y baterías de Ión-Litio son una tecnología emergente, que ha centrado el interés tanto en la investigación básica como el desarrollo tecnológico.
En el caso particular de las pilas de combustible, para que la tecnología sea aceptada en un marco general, es necesario aunar esfuerzos en diferentes aspectos tales como: membranas, electrodos, fabricación y montaje de todos ellos, mediante sistemas de integración estándarizados y aceptados por los usuarios.
En este proyecto se propone el empleo de nuevas estrategias para la obtención de membranas de intercambio protónico de bajo coste con mayor durabilidad y prestaciones, que puedan ser una alternativa viable en equipos de baja potencia (alrededor de 250 W), tales como equipos electrónicos portátiles, sillas de ruedas eléctricas, sistemas de emergencia, etc.
Para alcanzar este objetivo, el proyecto está organizado en tres líneas de actuación:
1) Investigación y desarrollo de nuevas membranas poliméricas reforzadas con nanofibras basadas en polibencimidazol (PBI) para su uso como separadores entre ánodo y cátodo en pilas de combustible del tipo PEMFC (Proton Exchange Membranes for Fuel Cells Applications) capaces de trabajar a temperaturas dentro del rango 120-180ºC.
2) Análisis minucioso de la caracterización y optimización de las estructuras avanzadas para su aplicación en los ensambles electrodoelectrolito (MEAs), a través de los estudios de la morfología, propiedades térmicas, químicas y mecánicas, así como de la conductividad protónica.
3) Evaluación in situ de la eficiencia, potencia obtenida y durabilidad de los ensambles obtenidos con nuestras membranas mediante la construcción de stacks para pilas de combustible de tipo PEMFC.
La técnica de electrospinning en la que el grupo solicitante puede considerarse pionero , al menos en España, ha trabajado durante los últimos 5 años en el desarrollo de nuevas membranas compuestas para su aplicación en pilas de combustible de metanol directo (DMFC).
La experiencia allí conseguida nos permitirá explorar la posibilidad de generar nanofibras de polímeros técnicos que serán incorporadas como refuerzo en la membrana de intercambio protónico.
Asimismo, a través de la incorporación o encapsulación en las nanofibras electrohiladas de diferentes compuestos organo-metálicos y líquidos iónicos o mezclas de ellos, nos permitirá construir nuevos ensambles membrana-electrodo y evaluar su eficiencia y estabilidad usando novedosas estructuras de membranas y catalizadores (nuevas aleaciones de platino-metal).
De este modo, el proyecto aborda el desarrollo de nuevas membranas de bajo coste y alta eficiencia, con propiedades mecánicas y estabilidad química mejorada para trabajar en el rango de temperaturas entre 120 y 180ºC. Se contempla la construcción de stacks para pilas del tipo PEMFC, optimizando los ensambles membrana-electrodo con el fin de obtener potencias de hasta 250W. Con estas nuevas membranas se intentará conseguir nuevos materiales que superen el actual estado del arte y la tecnología en términos de durabilidad, eficiencia y coste.
