Membrane di scambio di protoni (PEMS):
* Polyfonated Poly (arilene etere chetone) (Speek): Speek è un'alternativa promettente con alta conducibilità e stabilità termica, ma ha una stabilità chimica inferiore rispetto a Nafion.
* polibenzimidazolo (PBI): PBI offre un'elevata stabilità termica e chimica, ma richiede elevate temperature operative (tipicamente sopra i 100 ° C).
* poliethersulfone (PES): PES è un'altra opzione con buona conduttività e resistenza meccanica, ma può essere suscettibile al degrado a temperature elevate e condizioni ossidanti.
* Membrane composite: La combinazione di polimeri diversi o incorporare filler può migliorare le proprietà dei PEM. Ad esempio, l'uso di nanoparticelle di silice può aumentare la stabilità e la conducibilità della membrana.
Membrane di scambio anionico (AEMS):
* Polimeri funzionalizzati di ammonio quaternario: Questi polimeri sono in genere basati su poli (alcool vinilico) o poli (ossido di etilene), con gruppi di ammonio quaternario attaccati alla spina dorsale polimerica. Gli AEM offrono il potenziale per densità di corrente più elevate e temperature operative più basse rispetto ai PEM.
* Membrane Zwitterionic: Queste membrane contengono gruppi caricati positivamente e negativamente, consentendo una maggiore conducibilità e una migliore resistenza al degrado.
Altre opzioni:
* Membrane ceramiche: Queste membrane sono realizzate con materiali ceramici come zirconia o titania. Offrono un'elevata stabilità e resistenza alla corrosione, ma possono essere fragili e costosi.
* Elettroliti liquidi: Invece di una membrana, per l'elettrolisi possono essere utilizzati elettroliti liquidi come l'acido solforico o l'idrossido di potassio. Questo approccio è più economico e offre una maggiore conducibilità, ma richiede design cellulari solidi per prevenire perdite.
Scegliere l'alternativa giusta:
La migliore alternativa a Nafion dipende dall'applicazione specifica. I fattori da considerare includono:
* Condizioni operative: Temperatura, pressione e presenza di specie corrosive o ossidanti.
* Tipo di elettrolita: Acido, alcalino o neutro.
* Conducibilità e stabilità desiderate: La capacità della membrana di condurre gli ioni e la sua resistenza al degrado.
* Costo: Il prezzo della membrana e il suo processo di produzione.
Sono in corso la ricerca e lo sviluppo nel campo dei materiali di membrana per l'elettrolisi e sono costantemente emergenti nuove alternative con proprietà migliorate.
