Propiedades térmicas a baja temperatura de membranas de Nafion en mezclas de agua y agua-metanol

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

Posadas, Misiones, Argentina

Congreso; I Congreso Iberoamericano de Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía, HYFUSEN 2007; 2007

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable (IEDS)

Propiedades térmicas A Baja temperatura de membranas de Nafion en mezclas de agua y agua-metanol Nores Pondal, F. J. (1); Buera, M. P. (2) y Corti, H. R. (1) (1) Unidad de Actividad Física, Centro Atómico Constituyentes, CNEA, Av. General Paz 1499, CP 1650, San Martín, Argentina, e-mail: nores@cnea.gov.ar, hrcorti@cnea.gov.ar    (2) Departamento de Industrias, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Av. Cantilo s/n, Ciudad Universitaria, CP 1428, Buenos Aires, Argentina, e-mail: pilar@di.fcen.uba.ar Palabras clave: Nafion, celdas de combustible DMPEM, temperatura de transición vítrea (Tg), calorimetría diferencial de barrido (DSC), agua, metanol, congelamiento. 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.