Resumen de Study of the humidity effect on the mechanical properties of PVOH+H3PO2/TiO2 proton exchange membranes

Nadia Combarizao, Jesus Evelio Diosa Astaiza, Diego Peña Lara

• español

  Se estudió el módulo de elasticidad de membranas poliméricas a base de PVOH + H3PO2 + TiO2 en función de la humedad relativa (%HR) y la fracción volumétrica de agua.  Se realizaron ensayos de tensión-deformación por tracción (tensión nominal) para determinar el módulo de Young, límite elástico, tensión de rotura y tensión de deformación a una velocidad constante de 10 mm/min. La concentración de ácido de las membranas se mantuvo constante a la concentración molar de alta conducción de protones P/OH = 0.3 y se separaron en dos grupos de prueba, con dopado del 5 wt. % TiO2 y sin TiO2. Para humedades relativas entre 8 y 94% HR, las membranas con TiO2 muestran una mejora en el módulo elástico con respecto a aquellas sin dopado de TiO2, pero no tienen diferencia significativa a 100% HR, bajo un nivel de confianza del 95%. En general, el análisis de los datos indica que las propiedades mecánicas, así como las propiedades eléctricas de las membranas reportadas previamente, están directamente relacionadas con la absorción de agua contenida en los grupos hidrofílicos que se expanden durante el incremento de volumen del polímero, mientras que la columna vertebral del polímero hidrofóbico, similar a un sólido, y las nanopartículas de TiO2 mantienen la estabilidad estructural.

• English

  The elastic modulus of polymeric membranes based on PVOH + H3PO2 + TiO2 was studied as a function of relative humidity (%RH) and the volumetric fraction of water. Tensile stress-strain tests (nominal stress) were performed to determine Young's modulus, yield strength, break stress, and strain stress at a constant speed of 10 mm/min. The membrane’s acid concentration was kept constant at the molar concentration of high proton conduction P/OH = 0.3, and they were separated into two test groups, 5 wt. %TiO2 fillers, and without TiO2. For relative humidity between 8 and 94% RH, the membranes with TiO2 show an improvement in the elastic modulus concerning those without TiO2 doping, but they have no significant difference at 100% RH, under a confidence level of 95%. In general, the data analysis indicates that the mechanical properties and the electrical properties of the membranes previously reported are directly related to the absorption of water contained in the hydrophilic groups that expand during swelling. In contrast, the hydrophobic solid-like polymer backbone and the TiO2 nanoparticle fillers maintain structural stability.