Nanocristales de celulosa como aditivos en membranas Nafion para aplicaciones de electrólisis de agua

Resumen

La electrólisis del agua con membrana de intercambio de protones (PEMWE) realiza la electrólisis del agua para producir hidrógeno, una fuente de energía limpia y renovable. El electrolito comercial más utilizado en PEMWE es la membrana Nafion, un material caro y difícil de reciclar. El reemplazo parcial de Nafion con nanocristales de celulosa (CNC) puede producir membranas compuestas que pueden aumentar las propiedades eléctricas, mecánicas y de biodegradabilidad. En este sentido, el objetivo de este trabajo es estudiar la elaboración de nanocompositos (Nafion-CNC) con el objetivo de desarrollar electrolitos de alto rendimiento para su aplicación en PEMWE. Se evaluaron los efectos de agregar CNC a Nafion. Las membranas de Nafion se produjeron con dos tipos de CNC, uno obtenido por hidrólisis enzimática y el otro por hidrólisis ácida (comercial). La adición de ambos CNC tiene efectos similares en las propiedades de Nafion. Para muestras con CNC tanto comerciales como enzimáticas, se observó un aumento en el módulo de elasticidad (10% y 40% respectivamente) y tensión máxima (10% y 13% respectivamente). Los dos nanocompuestos mostraron temperaturas iniciales de degradación térmica más bajas, sin embargo, aún mostraron suficiente estabilidad (Tonset > 170 °C) para su aplicación en PEMWE (temperatura de operación estándar <100 °C). Además, hubo un aumento significativo en la capacidad de humidificación y un aumento en la conductividad. Las membranas compuestas se probaron en PEMWE y se comprobó su usabilidad.