Publicado

2018-01-01

Análisis térmico y espectrometría de masas en conductores protónicos (PVDF/H3PO2) para implementación en celdas de combustible

Thermal analysis and mass spectrometry in protonic conductors (PVDF/H3PO2) for implementation in fuel cells

DOI:

https://doi.org/10.15446/dyna.v85n204.66968

Palabras clave:

celda de combustible, electrolito solido, polímero, calorimetría DSC, termogravimetría, espectrometría MS (es)
fuel cell, solid electrolyte, polymer, calorimetry DSC, thermogravimetry, spectrometry MS (en)

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Autores/as

Se prepararon membranas de Polivinil Difluoruro y Acido Hipofosforoso (PVDF/H3PO2) con diferentes concentraciones de ácido. Los resultados de calorimetría diferencial de barrido (DSC), presentan un escalón característico de la transición vítrea alrededor de 250 K. También se observan dos anomalías endotérmicas: una cercana a 357 K debido a la evaporación de agua, y otra cerca a los 422 K atribuida a la fusión de la fase cristalina del PVDF. Los análisis de Espectrometría de masas (MS) acoplado con Termogravimetría (TGA), revelan la posible presencia de moléculas de (C2H2O) y ácido fluorhídrico (HF), esto plantea la posibilidad de que el H3PO2 perdió un átomo de hidrógeno y se enlazó a la cadena polimérica del PVDF desplazando un átomo de flúor. Se evidencia la presencia de moléculas de agua a diferentes temperaturas, que sugiere la formación de agua superficial, interna y estructural en el sistema polímero-acido. Esta característica, hace que el sistema PVDF/H3PO2 sea propuesto como electrolito solido en celdas de combustible.
Polyvinyl Difluoride and Hypophosphorous Acid (PVDF/H3PO2) membranes were prepared with different concentrations of acid. The differential scanning calorimetry (DSC) results showed a typical step of the glass transition around 250 K. Two endothermic anomalies were observed: one closed to 357.6 K due to the evaporation of water, and another closed to 422 K attributed to the melting of the crystalline phase of PVDF. The mass spectrometry (MS) coupled with thermogravimetry analysis (TGA) reveal the possible presence of (C2H2O) and hydrofluoric acid (HF) molecules, thereby raises the possibility that H3PO2 lost a hydrogen atom and bonded to the polymer chain of the PVDF by displacing an atom of fluorine. The presence of water molecules at different temperatures suggests the formation of superficial, internal and structural water in the polymer-acid system. This feature makes the PVDF/H3PO2 system to be proposed as solid electrolyte in fuel cells.

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[1]
“Análisis térmico y espectrometría de masas en conductores protónicos (PVDF/H3PO2) para implementación en celdas de combustible”, DYNA, vol. 85, no. 204, pp. 143–149, Jan. 2018, doi: 10.15446/dyna.v85n204.66968.

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