MECANISMO DE DIFUSIÓN DE H+ EN EL POLIFOSFATO DE AMONIO. UN ESTUDIO POR DIFRACCIÓN DE NEUTRONES

LOPEZ CARLOS A.; SUN, CHUNWEN; ALONSO, JOSÉ A.

Bahía Blanca

Congreso; XIII Reunión Anual de la Asociación Argetina de Cristalografía; 2017

AACr UNSur

El polifosfato de amonio (NH4PO3) ha sido estudiado como un conductor protónico en celdas de combustible poliméricas (PEM) de temperatura intermedia, entre 150 y 250 °C.[1-3] Este rango de temperatura es muy interesante ya que se minimizan los problemas de envenenamiento por CO de las PEM que trabajan a temperatura ambiente con combustibles basados en carbono. En la actualidad el Nafion® es ampliamente utilizado a temperatura ambiente, sin embargo su estabilidad térmica solo se mantiene hasta los ≈110 °C. Por tales motivos es que el polifosfato de amonio se presenta como un candidato para reemplazar al Nafion® en PEM de temperatura intermedia.[1] A pesar de las interesantes propiedades de este material hasta el momento no se contaba con una descripción cristalográfica detallada principalmente en lo que concierne a las posiciones de los H en la estructura. En este sentido la difracción de neutrones (DN) es una herramienta de gran importancia para la resolución de este tipo de estructuras.En el presente trabajo se analizaron los patrones de difracción de neutrones de esta fase a 25, 100 y 200 °C. La presencia de protones (1H) implica una gran componente del scattering incoherente el cual se refleja en un alto ?background? que presentan los patrones de difracción; sin embargo esto no representa un obstáculo para la resolución estructural. Haciendo uso de los datos cristalográficos previos de difracción de rayos X, se realizaron sucesivas síntesis de Fourier con los datos de DN encontrando así las posiciones de los cuatro H que componen los grupos amonio. Posteriormente se refinaron las posiciones de todos los átomos obteniendo una descripción completa de la estructura cristalina. En la Figura 1 se muestra una representación esquemática de la estructura obtenida.A partir de estos nuevos datos se logró encontrar una red de interacciones puente H (N?H∙∙∙O?P) que permiten establecer un mecanismo de movilidad de protones dentro de la red a través de dichas interacciones. Finalmente se pre-sentan las medidas de conductividad entre 50 y 275 °C que ilustran las prometedoras propiedades de este material.