Протонный проводник
Протонный проводник - это электролит (обычно твердый электролит), в котором H+ являются основными носителями заряда.
Состав[править | править код]
Кислотные растворы обладают протонной проводимостью, однако чистые протонные проводники обычно представляют собой сухие твердые вещества. Например - полимеры или керамика. Водяной лёд - распространенный пример чистого протонного проводника, хотя и относительно плохого.[1] Однако особая форма водяного льда, суперионная вода, проводит гораздо более эффективно, чем обычный водяной лед.[2] Твердофазная протонная проводимость была впервые предложена Альфредом Уббелоде и С.Э. Роджерсом в 1950 г, хотя токи протонов электролита были известны с 1806 г.
Протонная проводимость также наблюдалась в протонных проводниках нового типа для топливных элементов - протонных органических ионных пластических кристаллах (ПОИПК), таких как перфторбутансульфонат 1,2,4-триазолина и метансульфонат имидазолина. В частности, высокая ионная проводимость 10 mS/cm достигается при 185° C в пластической фазе метансульфоната имидазолина.
Протонные проводники в виде тонких мембран являются неотъемлемой частью небольших недорогих топливных элементов. Полимер нафион является типичным проводником протонов в топливных элементах. Желеобразное вещество, находящееся в ампулах Лоренцини у акул, имеет самое высокое значение протонной проводимости среди всех биологических материалов, и оно всего в 40 раз ниже, чем у нафиона.[3]
Также известно о высокой протонной проводимости среди щелочноземельных цератов и перовскитных материалов на основе цирконата, таких как акцепторный легированный SrCeO3, BaCeO3 and BaZrO3. Относительно высокая протонная проводимость также была обнаружена в ортониобатах, ортотанталатах а так же в вольфраматах редкоземельных элементов.
Примечания[править | править код]
- ↑ Lecture 12: Proton conduction, proton channels, proton wells. www.life.illinois.edu. Дата обращения: 1 июня 2021. Архивировано 15 мая 2021 года.
- ↑ Emiko Sugimura, Tetsuya Komabayashi, Kenji Ohta, Kei Hirose, Yasuo Ohishi. Experimental evidence of superionic conduction in H2O ice // The Journal of Chemical Physics. — 2012-11-21. — Т. 137, вып. 19. — С. 194505. — ISSN 0021-9606. — doi:10.1063/1.4766816. Архивировано 4 июня 2021 года.
- ↑ Erik E. Josberger, Pegah Hassanzadeh, Yingxin Deng, Joel Sohn, Michael J. Rego. Proton conductivity in ampullae of Lorenzini jelly // Science Advances. — 2016-05-13. — Т. 2, вып. 5. — ISSN 2375-2548. — doi:10.1126/sciadv.1600112. Архивировано 9 марта 2021 года.