Propiedades térmicas de membranas de Nafion conteniendo agua y mezclas agua-metanol

NORES PONDAL, FEDERICO J.; BUERA, M. DEL PILAR; CORTI, HORACIO R.

Tandil

Congreso; XV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2007

Universidad Nacional de Centro de la Provincia de Buenos Aires y Asociación Fisicoquímica Argentina

Sección E: Química de sólidos, superficies, interfaces y materiales. Propiedades térmicas de membranas de Nafion conteniendo agua y mezclas agua-metanol Federico J. Nores-Pondala, M. Pilar Buerab y Horacio R. Cortia aUnidad de Actividad Física, Centro Atómico Constituyentes. CNEA bDepartamento de Industrias, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, e-mail: nores@cnea.gov.ar El Nafión (Dupont) es un ionómero perfluorosulfonado de alta estabilidad térmica y química, debida a su estructura tipo Teflón. Es utilizado como electrolito conductor de protones en celdas de combustible alimentadas con hidrógeno y, más recientemente, con metanol. Este trabajo tiene como objetivo determinar la verdadera temperatura de transición vítrea del Nafion sobre la cuál no existe acuerdo [1] y, además, determinar las propiedades de congelamiento de agua y de metanol en condiciones de temperaturas bajo cero, que pueden ser de interés práctico en el uso de celdas de combustible PEM. Por medio de la técnica de calorimetría diferencial de barrido (DSC), se estudió el comportamiento a bajas temperaturas de membranas de Nafion® 117 con diferentes contenidos de agua y equilibradas en mezclas de metanol-agua de distintas concentraciones. Las curvas de DSC mostraron una transición débil a temperaturas menores a –100 oC, relacionada al pico g reportado en estudios mecánico-dinámicos, y asociada a la verdadera temperatura de transición vítrea del polímero. Esta transición es muy cercana a la transición vítrea reportada para Teflón. A partir del área del pico de fusión del hielo se determinó la cantidad de agua congelable, la cual se incrementa de 1 a 23 % cuando la humedad relativa aumenta de 84 a 100 %. La presencia de metanol en la membrana incrementa la cantidad de agua congelable hasta un 65 %, probablemente como resultado de la interacción preferencial del metanol con la membrana. No se observa el congelamiento del metanol ni de su hidrato a temperaturas tan bajas como    –120 oC. Referencias   [1] K.A. Mauritz,  R.B.  Moore, Chem. Rev.  2004, 104,  4535-4585. Agradecimientos: FNP agradece a CNEA y CONICET por la beca doctoral. HRC agradece a la ANPCyT (PICT 06-13917) por el financiamiento de este proyecto.