Membrana de intercambio aniónico PiperION®, 15 micras, reforzada mecánicamente

La membrana de intercambio aniónico reforzada mecánicamente de Versogen, con un grosor de 15 micrómetros (Gen2), es la versión más reciente de la membrana de intercambio aniónico reforzada mecánicamente de 15 micras de grosor que se ofrecía anteriormente. Este producto de segunda generación presenta una mayor conductividad iónica y otras propiedades superiores en comparación con la primera generación. Las membranas de intercambio aniónico (AEM) PiperION® reforzadas mecánicamente se fabrican a partir de resina de poli(arilpiperidinio) funcionalizada y un refuerzo de ePTFE microporoso, con el fin de obtener una AEM con una excelente durabilidad mecánica y una hinchazón general reducida o un cambio mínimo en las dimensiones físicas.  Las membranas reforzadas mecánicamente a veces se denominan membranas compuestas. En cuanto a la robustez mecánica, las membranas de intercambio aniónico (AEM) PiperION® reforzadas mecánicamente ofrecen un mayor rendimiento en comparación con sus homólogas PiperION® autoportantes.  En cuanto a la conductividad iónica, dado que parte de las membranas reforzadas mecánicamente están compuestas por ePTFE inerte, su conductividad iónica sería ligeramente inferior a la de las membranas PiperION® autoportantes del mismo espesor.

Las membranas PiperION® pueden funcionar en un amplio rango de concentraciones. El polímero retiene más del 87 % de sus cationes en soluciones de hidróxido de potasio que oscilan entre 0,01 M y 1 M a temperaturas de hasta 80 °C durante más de 2.000 horas. PiperION® también puede funcionar en soluciones concentradas de hidróxido de potasio de 3 M a temperatura ambiente con una degradación limitada.

La parte iónicamente conductora de las AEM PiperION® reforzadas mecánicamente se fabrica a partir del polímero funcionalizado de poli(arilpiperidinio). A continuación se muestra la estructura química general del material de resina de poli(arilpiperidinio).

-El refuerzo mecánico a base de ePTFE proporciona una excelente resistencia mecánica
. -Bajo hinchamiento y menor variación de las dimensiones físicas.
-Excelente estabilidad química en entornos cáusticos y ácidos (rango de pH de 1 a 14).
-Membranas ultrafinas con un rendimiento excepcional para diversas pilas de combustible alcalinas, electrolizadores alcalinos, pilas de combustible de amoníaco directo y otras tecnologías electroquímicas relevantes.

Las membranas PiperION® se envían en forma no hidróxida (más concretamente, en forma de bicarbonato) y es necesario seguir el protocolo de pretratamiento adecuado para convertirlas a la forma aniónica deseada.

Deje que la membrana repose a temperatura ambiente durante 1 hora sin la lámina protectora antes de su uso.

Para aplicaciones de pilas de combustible de membrana de intercambio de hidróxido o de electrólisis de intercambio de hidróxido, o cualquier otra aplicación que requiera la transferencia de iones hidróxido a través de la membrana, la membrana debe convertirse de la forma de bicarbonato a la forma de OH⁻ para obtener una conductividad óptima.

Para convertir la membrana a la forma OH⁻, sumérjala en una solución acuosa de NaOH o KOH 0,5 M durante 1 h a temperatura ambiente. Transcurrida 1 h, sustituya la solución por NaOH o KOH 0,5 M nuevo y deje la membrana en remojo durante 1 h más a temperatura ambiente. Tras los dos remojos, enjuague la membrana con agua desionizada (pH ~ 7). Reduzca al mínimo la exposición al aire ambiente, ya que el CO₂ puede volver a incorporarse a la membrana, provocando que esta vuelva a la forma de bicarbonato.  La reacción entre el CO₂ y los iones hidróxido es puramente química y se producirá fácilmente si la forma OH⁻ de la membrana se expone a un entorno que contenga CO₂ (como el aire ambiente, etc.). Esta conversión puede eliminarse por completo simplemente realizando la conversión y las pruebas en un entorno de caja seca libre de CO₂.

Deje que la membrana repose en condiciones ambientales durante 1 hora sin la lámina protectora antes de su uso.

La membrana PiperION® se envía en forma de bicarbonato. Si trabaja con electrolitos de bicarbonato en su montaje, no es necesario pretratar la membrana y puede utilizarse tal y como se recibe.

Si trabaja con electrolitos de carbonato, la membrana PiperION® debe convertirse a la forma de carbonato. Para ello, basta con sumergir la membrana en una solución acuosa de carbonato de sodio o de potasio de 0,1 a 0,5 M durante 12 h a temperatura ambiente. A continuación, sustituya la solución por otra nueva de carbonato de sodio o de potasio de 0,1 a 0,5 M y deje la membrana en remojo durante otras 12 horas a temperatura ambiente. Tras dos o tres remojos, enjuague la membrana con agua desionizada (pH ~ 7). 

En lugar de electrolitos de bicarbonato o carbonato, si utiliza electrolitos alcalinos puros del tipo KOH o NaOH en sus experimentos de reducción de CO₂, puede seguir simplemente el protocolo «Para aplicaciones estándar de pilas de combustible alcalinas/electrólisis» para convertir la membrana a la forma OH⁻.

Deje reposar la membrana en condiciones ambientales durante 1 hora sin la lámina protectora antes de su uso.

Antes de montar la membrana en el dispositivo o el montaje electroquímico, la membrana debe convertirse a la forma aniónica adecuada para la aplicación prevista. Por ejemplo, si la aplicación requiere que los aniones Cl⁻ se transfieran a través de la membrana, esta membrana de intercambio aniónico debe convertirse a la forma Cl⁻.  Para convertir esta membrana a la forma Cl⁻, debe sumergirse en una solución salina de 0,1 a 0,5 M de NaCl o KCl (disuelta en agua desionizada) durante un periodo de 12 a 24 horas y, a continuación, enjuagarse con agua desionizada para eliminar el exceso de sal de la superficie de la membrana.  O bien, si la aplicación prevista requiere la transferencia de aniones de sulfato a través de la membrana, entonces la PiperION® AEM debe convertirse a la forma de sulfato antes de su montaje en la célula.  Una solución salina neutra de 0,1 a 0,5 M de Na_₂SO_₄ o K₂SO_₄ suele ser suficiente para lograr la conversión completa de la membrana a la forma de sulfato tras sumergirla por completo en la solución salina durante 12-24 horas a temperatura ambiente.  Siempre se recomienda repetir el proceso de inmersión entre 2 y 3 veces para lograr una conversión cercana al 100 % y, a continuación, enjuagarla con abundante agua desionizada.

Si tiene alguna duda sobre el almacenamiento, la estabilidad química, el pretratamiento o antes de continuar, no dude en ponerse en contacto con nosotros para obtener más información.

El artículo de Wang et al. titulado «Membranas de poli(arilpiperidinio) e ionómeros para pilas de combustible de membrana de intercambio de hidróxido» se considera una excelente fuente que describe la química de los polímeros y el funcionamiento de las pilas de combustible de las membranas PiperION® con reactivos de hidrógeno y aire libre de CO₂ a una temperatura de 95 °C.  Este artículo también analiza aspectos como la conductividad iónica, la estabilidad química, la robustez mecánica, la separación de gases y la solubilidad selectiva de las membranas de intercambio de hidróxido (AEM) basadas en poli(arilpiperidinio).

El artículo de Wang et al., titulado «Células de combustible de membrana de intercambio de hidróxido de alto rendimiento mediante la optimización de la humedad relativa, la contrapresión y la selección del catalizador», se considera una excelente fuente que describe la química de los polímeros y el funcionamiento de las pilas de combustible de las membranas PiperION® bajo diferentes parámetros operativos, con el fin de eliminar los problemas de inundación del ánodo y secado del cátodo y lograr así una gestión equilibrada del agua.  Con una optimización adicional del catalizador, se ha alcanzado una densidad de potencia máxima de 1,89 W/cm² en H₂/O₂ y de 1,31 W/cm² en H₂/aire.  

El artículo de Luo et al. titulado «Relaciones entre estructura y transporte de las membranas de intercambio aniónico de poli(arilpiperidinio) de intercambio aniónico: efecto de los aniones y la hidratación», se considera una excelente fuente que describe la transferencia de diferentes aniones a través de las membranas de intercambio aniónico (AEM) fabricadas a partir de resina de poli(arilpiperidinio).  La nanoestructura, la hidratación o la absorción de agua en función del contraanión, la separación de fases en relación con la morfología del polímero, la conductividad aniónica en función del contenido de agua (vapor o líquido) y el radio de los aniones son algunos de los otros aspectos que se han tratado en esta publicación.

El artículo de Zhao et al., titulado «Una pila de combustible de amoníaco directa y eficiente para un transporte asequible y neutro en carbono» se considera una excelente fuente que describe la economía del hidrógeno, el metanol y el amoníaco como combustibles para aplicaciones de transporte, así como el rendimiento de las membranas de intercambio de aniones (AEM) basadas en poli(arilpiperidinio) para pilas de combustible de amoníaco directo a 80 °C. 

El artículo de Archrai et al., titulado «Una pila de combustible de amoníaco directo con una alimentación del ánodo sin KOH que genera 180 mW cm⁻² a 120 °C» analiza el rendimiento electroquímico de las membranas AEM a base de poli(arilpiperidinio) para pilas de combustible de amoníaco directo a 120 °C. 

El artículo de Endrodi et al., titulado «La elevada conductancia de iones carbonato de una membrana PiperION robusta permite una densidad de corriente y una conversión industriales en una célula electrolizadora de dióxido de carbono sin espacio de separación» analiza el rendimiento electroquímico de las membranas AEM a base de poli(arilpiperidinio) para la reducción electroquímica de CO₂ o aplicaciones en electrolizadores de dióxido de carbono. Este estudio demostró que se pueden alcanzar densidades de corriente parciales superiores a 1 A/cm² manteniendo al mismo tiempo una alta conversión (25-40 %), selectividad (hasta el 90 %) y un bajo voltaje de la pila (2,6-3,4 V).

El rendimiento electroquímico de las membranas de intercambio aniónico suele depender del diseño del equipo de ensayo electroquímico, los parámetros operativos, el espesor de la membrana, la carga y el tipo de catalizador, el espesor y el tipo de la capa de difusión de gas, la forma en que se fabrican y ensamblan la MEA y el CCM, etc. Fuel Cell Store no ofrece ninguna garantía respecto a los rendimientos obtenidos por otros investigadores.

Tenga en cuenta que el plazo de entrega actual es de entre 2 y 4 semanas.

Membranas PiperION
Espesor	15 micrómetros
Gramaje	No revelado
Resistencia a la tracción	No revelada
Módulo de Young	No revelado
Alargamiento a la rotura (%)	No revelado
Densidad	No facilitada
Capacidad de intercambio iónico	No facilitada
Conductividad	No revelada
Índice de hinchamiento	No revelado
Absorción de agua	No revelado
Forma y tipo iónico	Aniónica (bicarbonato)