Determinación de coeficientes de difusión en materiales para electrodos por Resonancia Magnética Nuclear

ROBLEDO FLORES, DANIEL; CALDERON, CECILIA ANDREA; FRANCESCHINI, ESTEBAN A.; VELASCO, MANUEL I.

Workshop; Workshop en Energias Renovables; 2022

UNCA

En el escenario global, el hidrógeno y el litio se consideran vectores energéticos de granimportancia en la implementación de energías limpias. La posibilidad de almacenar energíaproducida por fuentes renovables para su traslado o consumo no inmediato es una de las ventajasmás grandes de estos vectores energéticos[1,2]. Las celdas de combustible de membrana deintercambio protónico (PEMFC, de sus siglas en inglés proton exchange membrane fuel cell) y lasbaterías de litio-azufre (Li-S) son alternativas prometedoras por su gran rendimiento. Estastecnologías tienen en común que los materiales de los que están formadas son matrices porosasdonde la difusión de los reactivos es un factor clave para entender el funcionamiento de lasmismas. Las PEMFC utilizan membranas que permiten el movimiento de protones a través de canales, engeneral, de Nafion®, recubiertas con una pintura catalítica de carbón y platino (Pt)[3], mientras quelas Li-S se utilizan matrices carbonosas porosas impregnadas con azufre elemental en elcátodo[4,5]. En el transporte de un fluido en un sistema poroso, dos de las propiedades másimportantes son las restricciones estéricas (de volumen del grupo funcional), y las interaccionesentre la sustancia y las paredes de los poros que la confinan[6]. Las restricciones estéricas cambian las tasas de transporte, mientras que las interacciones entre superficie y sustancia cambian las propiedades del fluido (densidad, orientación molecular, entre otras)[6].La resonancia magnética nuclear (RMN) posee metodologías bien desarrolladas para el estudio demedios porosos. La RMN es no destructiva, no invasiva, y no requiere agregado de sondas osustancias auxiliares; esto permitiría, a priori, un estudio in-situ de las PEMFC y las Li-S. Enbiografía se reportaron estudios de espectroscopia e imágenes por RMN en PEMFC, Li-S y suscomponentes [7,8]. Estas técnicas aportan mucha información estructural pero se necesitan campos magnéticos fuertes, homogéneos y se requieren equipos costosos y largo tiempo de medición.