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Fosfonato de Zr UPG-1 como conductor protónico –inserción de un aminoácido como portador de protones

Las pilas de combustible del tipo intercambio protónico (PEMFCs por sus siglas en inglés Proton Exchange Membrane Fuel Cells) presentan un gran atractivo para la generación de energía verde. Sin embargo, su uso está limitado debido a la inestabilidad de los materiales utilizados como electrolito bajo las condiciones de trabajo (ej. Nafión, utilizado comercialmente). Como alternativa, se han propuesto los polímeros de coordinación porosos o MOFs, del inglés Metal-Organic Frameworks. Estos materiales destacan por su gran variedad estructural y química, así como por su elevada porosidad, lo que los hace excelentes candidatos para ésta y muchas otras aplicaciones industriales.

Con el fin de mejorar las propiedades del electrolito, en este trabajo, se propone la inserción de moléculas transportadoras de protones de origen natural en el MOF. En concreto, se ha llevado a cabo por primera vez la inserción del aminoácido lisina (Lys) en la porosidad del fosfonato de zirconio tipo UPG-1, obteniendo el material compuesto denominado Lys@UPG-1. Ambos materiales se han evaluado como conductores protónicos para su uso como electrolitos en PEMFCs, presentando una conductividad protónica moderada (en el rango de 10-4 S·cm-1). Es interesante remarcar que se observó un aumento de la ciclabilidad del composite Lys@UPG-1 con respecto al material inicial, gracias al efecto estabilizante de la lisina. 

 (*) Vilela, S.M.F., Salcedo-Abraira, P., Gómez-Peña, A., Trens, P., Várez, A., Salles, F., Horcajada, P. Proton conductive Zr-phosphonate UPG-1-Aminoacid insertion as proton carrier stabilizer (2020) Molecules, 25 (15), art. no. 3519. DOI: 10.3390/molecules25153519

Más información: Patricia Horcajada, Investigadora senior y Jefa de la Unidad de Materiales Porosos Avanzados, patricia.horcajada@imdea.org.

Estructura del UPG-1 (a) y aminoácido lisina (b)

Fecha: 
Miércoles, Enero 20, 2021