Conductor de protones
Un conductor de protones es un electrolito , típicamente un electrolito sólido , en el que H + [1] son los portadores de carga primarios.
Composición
Las soluciones ácidas presentan conductividad protónica , mientras que los conductores de protones puros suelen ser sólidos secos. Los materiales típicos son polímeros o cerámica. Normalmente, los poros en los materiales prácticos son pequeños, de modo que los protones dominan la corriente continua y se evita el transporte de cationes o disolventes a granel. El hielo de agua es un ejemplo común de un conductor de protones puro, aunque relativamente deficiente. [2] Se ha demostrado que una forma especial de hielo de agua, el agua superiónica , conduce de forma mucho más eficiente que el hielo de agua normal. [3]
La conducción de protones en fase sólida fue sugerida por primera vez por Alfred Rene Jean Paul Ubbelohde y SE Rogers en 1950, [4] aunque las corrientes de protones en electrolitos se han reconocido desde 1806.
También se ha observado conducción de protones en el nuevo tipo de conductores de protones para celdas de combustible: cristales plásticos iónicos orgánicos próticos (POIPC), como el perfluorobutanosulfonato de 1,2,4-triazolio [5] y el metanosulfonato de imidazolio . [6] En particular, se alcanza una alta conductividad iónica de 10 mS/cm a 185 °C en la fase plástica del metanosulfonato de imidazolio.
Cuando se encuentran en forma de membranas delgadas , los conductores de protones son una parte esencial de las celdas de combustible pequeñas y económicas . El polímero nafion es un conductor de protones típico en las celdas de combustible. Una sustancia gelatinosa similar al nafion que reside en las ampollas de Lorenzini de los tiburones tiene una conductividad de protones solo ligeramente inferior a la del nafion. [7] [8]
Se ha informado de una alta conductividad de protones entre ceratos alcalinotérreos y materiales de perovskita basados en zirconato, como SrCeO 3 dopados con aceptor , BaCeO 3 y BaZrO 3 . [9] También se ha encontrado una conductividad de protones relativamente alta en orto-niobatos y orto-tantalatos de tierras raras, así como en tungstatos de tierras raras. [10]
Referencias
- ^ Tradicionalmente, pero no con precisión, los iones H + se denominan " protones ".
- ^ Ramesh Suvvada (1996). "Conferencia 12: Conducción de protones, estequiometría". Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Consultado el 6 de diciembre de 2009 .
- ^ Sugimura, Emiko; Komabayashi, Tetsuya; Ohta, Kenji; Hirose, Kei; Ohishi, Yasuo; Dubrovinsky, Leonid S. (21 de noviembre de 2012). "Evidencia experimental de conducción superiónica en hielo de H2O". The Journal of Chemical Physics . 137 (19): 194505. Bibcode :2012JChPh.137s4505S. doi :10.1063/1.4766816. hdl : 20.500.11820/72f4ed9b-47ba-450d-9ba9-9ca5df9f21f7 . ISSN 0021-9606. PMID 23181324. S2CID 44731086.
- ^ SE Rogers y AR Ubbelohde (1950). "Fusión y estructura cristalina III: sulfatos ácidos de bajo punto de fusión". Transactions of the Faraday Society . 46 : 1051–1061. doi :10.1039/tf9504601051.
- ^ Jiangshui Luo; Annemette H. Jensen; Neil R. Brooks; Jeroen Sniekers; Martin Knipper; David Aili; Qingfeng Li; Bram Vanroy; Michael Wübbenhorst; Feng Yan; Luc Van Meervelt; Zhigang Shao; Jianhua Fang; Zheng-Hong Luo; Dirk E. De Vos; Koen Binnemans; Jan Fransaer (2015). "Perfluorobutanosulfonato de 1,2,4-triazolio como un electrolito de cristal plástico iónico orgánico prótico puro arquetípico para celdas de combustible de estado sólido". Energía y ciencia ambiental . 8 (4): 1276. doi :10.1039/C4EE02280G.
- ^ Jiangshui Luo, Olaf Conrad e Ivo FJ Vankelecom (2013). "Metanosulfonato de imidazolio como conductor de protones a alta temperatura". Journal of Materials Chemistry A . 1 (6): 2238. doi :10.1039/C2TA00713D.
- ^ Sarah Kaplan (2021-10-27) [2016-05-16]. "Los órganos sensores de electricidad de los tiburones son incluso más poderosos de lo que pensábamos". The Washington Post . Washington, DC ISSN 0190-8286. OCLC 1330888409.[ por favor revise estas fechas ]
- ^ Erik E. Josberger; Pegah Hassanzadeh; Yingxin Deng; Joel Sohn; Michael J. Rego; Chris T. Amemiya y Marco Rolandi (2016). "Conductividad de protones en ampollas de gelatina de Lorenzini". Avances científicos . 2 (5): 1–6. Código Bib : 2016SciA....2E0112J. doi : 10.1126/sciadv.1600112 . PMC 4928922 . PMID 27386543.
- ^ KD Kreuer (2003). "Óxidos conductores de protones". Revista anual de investigación de materiales . 33 : 333–359. Código Bibliográfico :2003AnRMS..33..333K. doi :10.1146/annurev.matsci.33.022802.091825.
- ^ Haugsrud, Reidar; Norby, Truls (1 de marzo de 2006). "Conducción de protones en orto-niobatos y orto-tantalatos de tierras raras". Nature Materials . 5 (3): 193–196. Código Bibliográfico :2006NatMa...5..193H. doi :10.1038/nmat1591.
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