iPEM - Membrana a elettrolita polimerico per alte temperature

Si prega di notare che questo materiale è fuori produzione. Membrana iPEM a base di policatione-PBI: l’iPEM è una membrana elettrolitica polimerica per alte temperature che sfrutta la sinergia tra polisulfone quaternizzato (con catione benzilpiridinio) e PBI sotto forma di membrana mista con eccellente conduttività protonica in un ampio intervallo di temperature (da -20 °C a 250 °C), il che rende questa membrana a scambio protonico innovativa e avanzata ideale per dispositivi elettrochimici ad alta temperatura quali le celle a combustibile (HT-PEMFC) e le pompe a idrogeno, oltre a numerose altre applicazioni. Questa membrana è nota sul mercato anche come membrana policatione-polibenzimidazolo (policatione-PBI). La composizione polimerica di questa membrana policatione-PBI è riportata a destra. Le membrane polication-PBI offrono un’eccellente capacità di ritenzione degli acidi grazie alle forti interazioni tra coppie ioniche tra il componente polimerico quaternizzato (in questo caso il polisulfone) e il PBI, un’elevata conduttività protonica sia nel piano che fuori dal piano, un’eccellente stabilità termica e resistenza al vapore acqueo durante il funzionamento dei dispositivi elettrochimici. L’interazione elettrostatica tra i cationi quaternari di benzilpiridinio legati al polisolfone e gli anioni fosfato dell’acido fosforico è circa 8 volte più forte rispetto all’interazione acido-base tra i sistemi benzimidazolo-acido fosforico. È proprio questa interazione più forte tra i cationi quaternari di benzilpiridinio legati al polisulfone e gli anioni fosfato (dell’acido fosforico) a ridurre drasticamente la lisciviazione dell’acido in condizioni di elevata umidità o in fase di avvio a bassa temperatura, consentendo così una durata operativa significativamente più lunga rispetto ai sistemi convenzionali con membrane in PBI drogato con acido. Caratteristiche dell’iPEM: -Spessore: 60 micron ± 15 micron -Dimensioni attualmente disponibili: 10 cm x 10 cm, 15 cm x 15 cm -Conduttività protonica: >100 mS/cm a 150 °C -Tipo di membrana: conduttore di protoni -Colore della membrana: opaco/arancione - Applicazioni: celle a combustibile PEM ad alta temperatura (HT-PEMFC) e pompe a idrogeno ad alta temperatura Prestazioni elettrochimiche della membrana iPEM in varie configurazioni elettrochimiche: Di seguito, sul lato sinistro, sono riportate le curve IV (note anche come curve di polarizzazione o curve IE) della membrana iPEM relative alle celle a combustibile per i reagenti H₂/O₂, H₂/aria e H₂-CO/O₂ (per gentile concessione di Gokul Venugopalan et al.). La curva di prestazione relativa alla pompa a idrogeno con syngas è riportata di seguito, sul lato destro (per gentile concessione di Gokul Venugopalan et al.). Letteratura scientifica relativa a questo prodotto: un articolo di Gokul Venugopalan et al. intitolato «Miscele di membrane policationiche-polibenzimidazoliche stabili e altamente conduttive per celle a combustibile a membrana elettrolitica polimerica a temperatura intermedia», che tratta l’assorbimento di acido fosforico, la frazione per gruppo basico, la capacità di scambio ionico, le proprietà meccaniche, stabilità termica e prestazioni elettrochimiche in un ambiente di celle a combustibile a membrana a scambio protonico ad alta temperatura (con H₂/O₂, H₂/aria e reformato/O₂), curve IV con densità di corrente fino a 2,5 A/cm², test di longevità con flussi di H₂ puro e reformato a densità di corrente comprese tra 1 A/cm² e 1,5 A/cm², e altri risultati di caratterizzazione. Un articolo di Ardalan Chaichi et al. intitolato «Un supercondensatore allo stato solido e flessibile che funziona in un ampio intervallo di temperature», che indaga l’uso di una membrana in miscela di policationi e PBI specificamente per supercondensatori in un ampio intervallo di temperature (da -25 °C a 220 °C) con una conduttività ionica compresa tra 50 mS/cm e 278 mS/cm (a seconda della temperatura) e la dimostrazione di densità di potenza nell’intervallo da 90 a 125 mW/cm² con elettrodi in ossido di grafene ridotto. Un articolo di Gokul Venugopalan et al. intitolato “Pompaggio elettrochimico per separazioni complesse dell’idrogeno”, che indaga l’uso di membrane a miscela di policationi e PBI specificamente per la separazione/purificazione dell’idrogeno da un flusso di combustibile/reformato contenente altre specie quali CO, CO₂, CH₄, N₂ e il raggiungimento di elevata purezza e alti tassi di recupero per l’H₂. Documentazione tecnica fornita dal produttore relativa a questo prodotto: Brochure sulla membrana elettrolitica polimerica ad alta temperatura iPEM Scheda tecnica della membrana elettrolitica polimerica ad alta temperatura iPEM Scheda di sicurezza (SDS) della membrana elettrolitica polimerica ad alta temperatura iPEM

Proprietà della membrana

Membrana	Membrana a scambio cationico
Spessore	114 - 124 µm (micron)
Aspetto / Colore	Trasparente / Incolore
Lamina di supporto	Foglio in PET
Forma di consegna	A secco
Rinforzo	Nessuno
Ione opposto	Forma H
Densità	2,4 mg·cm⁻²
Selettività	93 - 94 %
Velocità di trasferimento dei protoni	6910 µmol·min⁻¹·cm⁻²
Capacità di scambio ionico	0,88 - 0,91 meq·g⁻¹
Riduzione dimensionale in H₂O a 25 °C	13 - 14 %
Assorbimento in H₂O a 25 °C	24 % in peso
Modulo non standard (MPa)	205 - 218 MPa
Resistenza alla trazione - max. (MPa)	27 - 31 MPa
Limite di snervamento a 23 °C / 50 % di umidità relativa	9 MPa
Allungamento a rottura (%)	235 - 277 %
Prova del punto di formazione delle bolle in acqua a 25 °C	> 3 bar