Membranas nanocompuestas de Nafion® – TiO2 para celdas de combustible de etanol./ Nafion® – TiO2 nanocomposite membranes for ethanol fuel cells.

Abstract

En este trabajo se elaboraron dos membranas nanocompuestas de Nafion®- TiO2 con 2 y 4% del cerámico por el método del “recasting”. El análisis de composición del microscopio de barrido electrónico (SEMEDS) mostró una estructura de dos capas, una enriquecida en cerámico y otra con menos cantidad, pero con dispersión uniforme. Se midió la velocidad de permeación de etanol y la absorción de solventes en estas membranas a diferentes temperaturas y concentraciones y los resultados fueron comparados con los obtenidos para la membrana de Nafion® sin modificar. Los resultados experimentales mostraron un incremento de la permeación y de la absorción de solvente con la concentración de etanol y la temperatura. La absorción de agua también mostró un incremento en las membranas compuestas lo cual puede permitir operar a mayores temperaturas y menores humedades relativas y aumentar el desempeño de la celda de combustible./ Abstract: In this work two nanocomposite – Nafion® membranes, containing 2 and 4% of TiO2 with an average size of 10 nm were recasted. According to the scanning electron microscopy – Energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) structural analysis, the composite Nafion®/TiO2 membranes had a two layer – structure, one layer enriched with the ceramic particles, and the other less concentrated but well dispersed. The ethanol crossover rate through these membranes and swelling degree at different temperatures and different concentrations has been investigated and compared with unmodified Nafion® membrane. The experimental results show that the swelling degree of these membranes gets higher as ethanol solution concentration and temperature increases and the same results were obtained for the ethanol crossover rate increases. The water swelling is increased either what would allow higher working temperatures and lower relative humidity and improve the fuel cell performances.