Membrana PFSA HP9-Pt rinforzata con ePTFE e impregnata di Pt

La membrana PFSA rinforzata con ePTFE (spessore 9 micron, impregnata di Pt) per celle a combustibile PEM viene utilizzata per separare i compartimenti dell’anodo e del catodo negli stack di celle a combustibile PEM, che solitamente utilizzano H₂/aria come combustibile/ossidante e richiedono il raggiungimento di elevate densità di corrente (il che rende necessario l’uso di una membrana relativamente sottile). È pratica piuttosto comune nel settore delle celle a combustibile utilizzare membrane PFSA rinforzate con uno spessore pari o inferiore a 50 micron per la maggior parte delle applicazioni commerciali (come gli stack di celle a combustibile PEM per autoveicoli, autocarri pesanti, autobus, mobilità elettrificata, droni, UAV, ecc.). Questa membrana PFSA rinforzata meccanicamente ha uno spessore di circa 9 micron ed è ideale per gli stack di celle a combustibile PEM in grado di produrre densità di corrente molto elevate e lunghe durate operative. Il rinforzo meccanico di questa membrana si basa sull’ePTFE microporoso, che presenta regioni porose tridimensionali in cui il PFSA a conduzione ionica viene impregnato a umido tramite il metodo di colata in soluzione. L’impregnazione con platino su una faccia della membrana ha ridotto significativamente il passaggio trasversale dell’H₂ gassoso, poiché le nanoparticelle di platino fungono da catalizzatore di ricombinazione, convertendo le molecole di H₂ in diffusione in molecole d’acqua. La membrana PFSA rinforzata con ePTFE (spessore 9 micron, impregnata di Pt) per le celle a combustibile PEM amplierà l’orizzonte dei ricercatori, fornendo una strada altrettanto valida da esplorare, accanto alle membrane Nafion HP e Nafion XL e a diverse altre membrane rinforzate con ePTFE che in passato rappresentavano lo standard di riferimento nel settore e che sono state ritirate dal mercato a seguito dei cambiamenti del mercato. Il principale vantaggio delle membrane PFSA rinforzate meccanicamente sarebbe la loro durata operativa significativamente maggiore rispetto alle membrane PFSA non rinforzate, poiché le sollecitazioni legate al rigonfiamento vengono assorbite dal rinforzo in ePTFE. Uno dei principali limiti delle membrane PFSA rinforzate meccanicamente è la loro minore conduttività protonica o ionica rispetto alle membrane non rinforzate, a causa della minore quantità di materiale ionicamente conduttivo per unità di volume o per unità di massa (sebbene il rinforzo in ePTFE sia piuttosto poroso, ha comunque una massa). Sebbene non sia una pratica comune, questo prodotto a membrana può essere utilizzato anche in sensori elettrochimici e altre tecnologie correlate che richiedono, per il proprio funzionamento, una membrana a scambio protonico sottile e rinforzata meccanicamente. La membrana PFSA rinforzata con ePTFE (spessore 9 micron, impregnata di Pt) per celle a combustibile PEM si basa sul materiale a base di acido perfluorosolfonico stabilizzato chimicamente e viene fornita nella forma acida (H+) (nota anche come forma protonica). La stabilizzazione chimica è nota anche come stabilizzazione dei gruppi terminali, in cui gli atomi di carbonio all’estremità delle catene polimeriche del PFSA sono completamente fluorurati. Le membrane PFSA stabilizzate chimicamente presentano un rilascio di ioni fluoruro sostanzialmente inferiore rispetto alle membrane PFSA prodotte con resina PFSA non stabilizzata. I gruppi funzionali (noti anche come siti di acido solfonico) di questa membrana PFSA si basano sulla lunga catena laterale della sua struttura chimica. Le membrane a scambio protonico sono note sul mercato anche come membrane a scambio cationico. Questa membrana PFSA funge da separatore e da elettrolita solido (senza la necessità di un acido liquido) in una varietà di celle elettrochimiche che richiedono che la membrana trasporti selettivamente protoni o altri vari cationi attraverso la giunzione della cella (o tra gli strati catalitici dell’anodo e del catodo). Il polimero è chimicamente resistente e durevole. Questa membrana presenta una pellicola protettiva su un lato per proteggerla durante la spedizione. L’impregnazione con platino viene effettuata sul lato opposto alla pellicola protettiva. Per sfruttare al meglio l’impregnazione di platino fornita dal produttore della membrana, si raccomanda di posizionare il lato con il platino rivolto verso l’anodo della cella elettrolitica (o verso il catodo della cella a combustibile). Tale impregnazione di platino consiste in realtà in una polvere di platino incorporata nell’intera superficie della membrana sul lato opposto alla singola pellicola protettiva. Questo strato di platino non è sufficiente a sostenere le reazioni elettrochimiche delle celle, ma è destinato esclusivamente a reagire con le minime quantità di gas di crossover che si verificano naturalmente in tutte le membrane. Questa membrana è pronta all’uso così come viene spedita e non richiede alcuna fase di pretrattamento. Su un lato di questo prodotto è presente una pellicola di supporto (nota anche come pellicola di copertura o pellicola protettiva) che è inerte; è importante rimuovere tale pellicola dalla superficie della membrana prima di utilizzare la membrana stessa. Lo scopo principale della pellicola di supporto è proteggere la membrana durante la spedizione. Vi preghiamo di contattarci all’indirizzo sales@fuelcellstore.com per richiedere la scheda di sicurezza (SDS) e le schede tecniche (TDS).

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 fornitura	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