Recubrimientos meso-porosos de SiO2-TiO2-P2O5 para aplicaciones en pilas de combustible de intercambio protónico

El artículo describe la preparación de recubrimientos mesoporosos de SiO2-TiO2-P2O5 por el método sol-gel combinado con el método EISA para su aplicación como membranas en pilas de intercambio protónico. Se han utilizado como precursores el tetraetilortosilicato (TEOS), metil-trietoxi-silano (MTES), tetracloruro de titanio (TiCl4) y el tricloruro de fosforo (PCl3) y como agente generador de porosidad el bromuro de cetil trimetilamonio (CTAB). Los recubrimientos se depositaron mediante la técnica de inmersión controlando la humedad relativa a 40 y 20-70 % y se trataron a 400 y 500 ºC durante 15, 30, 45 y 60 min. Se ha estudiado la variación del índice de refracción y del espesor con la temperatura y el tiempo de sinterización, así como el volumen de poro y la densidad de las capas, usando elipsometría espectral. Por otro lado, se ha estudiado el carácter hidrofóbico/hidrofílico de los recubrimientos mediante Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) y medidas de ángulo de contacto, siguiendo la pérdida de grupos metilo con la temperatura y el tiempo de sinterización. Los resultados indican que estos parámetros son clave para obtener recubrimientos con elevada porosidad y bajo ángulo de contacto, condiciones necesarias para obtener elevadas conductividades protónicas. Las condiciones de sinterización más adecuadas se identificaron como 400 ºC/60 min. Las medidas de conductividad en cuatro puntas muestran que los recubrimientos meso-porosos de SiO2-TiO2-P2O5 tienen elevada conductividad protónica, 0,16 y 0,85 S/cm, en la rampa de subida y bajada respectivamente, a 80 ºC y 80% de humedad, convirtiendo a estas capas en buenos candidatos para membranas de PEMFC si se depositan sobre los electrodos.

Compartir:

Más artículos