Протонный проводник
Проводником протонов является электролит , обычно твердый электролит , в котором H + [1] являются первичными носителями заряда.
Состав
[ редактировать ]Кислые растворы обладают протонной проводимостью , тогда как чистые проводники протонов обычно представляют собой сухие твердые вещества. Типичными материалами являются полимеры или керамика. Обычно поры в практических материалах малы, поэтому протоны доминируют в постоянном токе и предотвращается перенос катионов или объемного растворителя. Водяной лед — распространенный пример чистого проводника протонов, хотя и относительно плохой. [2] особая форма водяного льда, суперионная вода , проводит гораздо более эффективно, чем обычный водяной лед. Было показано, что [3]
Твердофазная протонная проводимость была впервые предложена Альфредом Рене Жаном Полем Уббелоде и С.Э. Роджерсом. в 1950 году, [4] хотя электролитные протонные токи были признаны с 1806 года.
Протонная проводимость также наблюдалась в новом типе протонных проводников для топливных элементов – кристаллах протонных органических ионных пластиков (ПОИПК), таких как перфторбутансульфонат 1,2,4-триазолия. [5] и метансульфонат имидазолия . [6] В частности, высокая ионная проводимость 10 мСм/см достигается при 185 °С в пластической фазе метансульфоната имидазолия.
Протонные проводники в виде тонких мембран являются неотъемлемой частью небольших недорогих топливных элементов . Полимер нафион является типичным проводником протонов в топливных элементах. Желеобразное вещество, подобное нафиону, находящееся в ампулах Лоренцини акул, имеет протонную проводимость лишь немного меньшую, чем нафион. [7] [8]
Сообщалось о высокой протонной проводимости среди щелочноземельных цератов и перовскитных материалов на основе цирконата , таких как легированные акцептором SrCeO 3 , BaCeO 3 и BaZrO 3 . [9] Относительно высокая протонная проводимость обнаружена также в орто-ниобатах и ортотанталатах редкоземельных элементов, а также вольфраматах редкоземельных элементов. [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Традиционно, но не совсем, H + ионы называются « протонами ».
- ^ Рамеш Суввада (1996). «Лекция 12: Протонная проводимость, стехиометрия» . Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне . Проверено 6 декабря 2009 г.
- ^ Сугимура, Эмико; Комабаяси, Тецуя; Охта, Кенджи; Хиросе, Кей; Охиши, Ясуо; Дубровинский, Леонид С. (21 ноября 2012 г.). «Экспериментальное подтверждение суперионной проводимости во льду H 2 O» . Журнал химической физики . 137 (19): 194505. Бибкод : 2012JChPh.137s4505S . дои : 10.1063/1.4766816 . hdl : 20.500.11820/72f4ed9b-47ba-450d-9ba9-9ca5df9f21f7 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 23181324 . S2CID 44731086 .
- ^ С. Э. Роджерс и А. Р. Уббелоде (1950). «Плавление и кристаллическая структура III: легкоплавкие кислые сульфаты». Труды Фарадеевского общества . 46 : 1051–1061. дои : 10.1039/tf9504601051 .
- ^ Цзяншуй Ло; Аннеметт Х. Дженсен; Нил Р. Брукс; Йерун Сниекерс; Мартин Книппер; Дэвид Эйли; Цинфэн Ли; Брэм Ванрой; Михаэль Вюббенхорст; Фэн Янь; Люк Ван Меервелт; Чжиган Шао; Цзяньхуа Фан; Чжэн-Хун Ло; Дирк Э. Де Вос; Коэн Биннеманс; Ян Франсаер (2015). «Перфторбутансульфонат 1,2,4-триазолия как типичный чистый протонный органический ионный пластиковый кристаллический электролит для полностью твердотельных топливных элементов» . Энергетика и экология . 8 (4): 1276. дои : 10.1039/C4EE02280G .
- ^ Цзяншуй Ло, Олаф Конрад и Иво Ф.Дж. Ванкелеком (2013). «Метансульфонат имидазолия как высокотемпературный проводник протонов» . Журнал химии материалов А. 1 (6): 2238. doi : 10.1039/C2TA00713D .
- ^ Сара Каплан (27 октября 2021 г.) [16 мая 2016 г.]. «Органы акулы, чувствительные к электричеству, даже мощнее, чем мы предполагали» . Вашингтон Пост . Вашингтон, округ Колумбия, ISSN 0190-8286 . OCLC 1330888409 . [ пожалуйста, проверьте эти даты ]
- ^ Эрик Э. Джосбергер; Пега Хасанзаде; Инсинь Дэн; Джоэл Сон; Майкл Дж. Рего; Крис Т. Амемия и Марко Роланди (2016). «Протонная проводимость в ампулах желе Лоренцини» . Достижения науки . 2 (5): 1–6. Бибкод : 2016SciA....2E0112J . дои : 10.1126/sciadv.1600112 . ПМЦ 4928922 . ПМИД 27386543 .
- ^ К.Д. Крейер (2003). «Протонпроводящие оксиды». Ежегодный обзор исследований материалов . 33 : 333–359. Бибкод : 2003AnRMS..33..333K . дои : 10.1146/annurev.matsci.33.022802.091825 .
- ^ Хаугсруд, Рейдар; Норби, Трулс (1 марта 2006 г.). «Протонная проводимость в орто-ниобатах и орто-танталатах редкоземельных элементов». Природные материалы . 5 (3): 193–196. дои : 10.1038/nmat1591 .
 | Эта электрохимии статья по незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |