Протонний провідник

Протонний провідник у статичному електричному полі.

Протонний провідник — це електроліт, зазвичай твердий електроліт, у якому H⁺ є основними носіями заряду.

Склад

Кислотні розчини демонструють протонну провідність, тоді як чисті протонні провідники зазвичай є сухими твердими речовинами. Типовими матеріалами є полімери або кераміка. Як правило, пори в практичних матеріалах такі маленькі, що протони домінують у постійному струмі, і запобігається транспортування катіонів або розчинника. Водяний лід — поширений приклад чистого протонного провідника, хоча і відносно поганого. Було показано, що особлива форма водяного льоду, суперіонна вода, проводить набагато ефективніше, ніж звичайний водяний лід.

Твердофазну протонну провідність вперше запропонували Альфред Рене Жан-Пол Уббелохде та С. Е. Роджерс. у 1950 р., хоча протонні струми електроліту були визнані з 1806 р.

Протонна провідність також спостерігалася в новому типі протонних провідників для паливних елементів-протонних органічних іонних пластичних кристалах, таких як 1,2,4-триазол перфторбутансульфонат та імідазол метансульфонат. Зокрема, висока іонна провідність 10 мСм/см досягається при 185° C в пластичній фазі імідазолу метансульфонату.

У формі тонких мембран, протонні провідники є невід'ємною частиною невеликих, недорогих паливних елементів. Полімер нафіон є типовим протонним провідником у паливних елементах. Желеподібна речовина, подібна до нафіону, що знаходиться в ампулах Лоренцині акул, має протонну провідність лише трохи нижче, ніж нафіон.

Повідомлялося про високу протонну провідність серед лужноземельних кератів та перовськітових матеріалів на основі цирконату, легованих акцептором SrCeO₃, BaCeO₃ та BaZrO₃. Порівняно висока провідна провідність також була виявлена в рідкоземельних орто-ніобатах та орто-танталатах, а також у рідкоземельних вольфраматах.