Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Тип электролита
Type of electrolyte
Протонный проводник — это электролит, как правило, твердый электролит, в котором ионы H+ являются основными носителями заряда.
A proton conductor is an electrolyte, typically a solid electrolyte, in which H+ are the primary charge carriers.
Состав
Кислотные растворы демонстрируют протонную проводимость, в то время как чистые протонные проводники обычно представляют собой сухие твердые вещества. Типичными материалами являются полимеры или керамика. Как правило, поры в практических материалах достаточно малы, чтобы протоны доминировали в постоянном токе, а перенос катионов или объемного растворителя предотвращался. Водяной лёд является распространенным примером чистого протонного проводника, хотя и относительно слабого. Было показано, что особая форма водяного льда, сверхионная вода, проводит значительно эффективнее, чем обычный водяной лёд. Протонная проводимость в твердой фазе была впервые предложена Альфредом Рене Жаном Полем Уббелохде и С. Э. Роджерсом в 1950 году, хотя протонные токи в электролитах были известны уже с 1806 года. Протонная проводимость также наблюдается в новых типах протонных проводников для топливных элементов – протических органических ионных пластических кристаллах (POIPC), таких как 1,2,4-триазолий перфторбутансульфонат и имидазолий метансульфонат. В частности, высокая ионная проводимость в 10 мС/см достигается при 185 °C в пластической фазе имидазолия метансульфоната. В форме тонких мембран протонные проводники являются важной частью компактных и недорогих топливных элементов. Полимер нафион является типичным протонным проводником в топливных элементах. Желеобразное вещество, подобное нафиону, находящееся в ампулах Лоренцини акул, обладает протонной проводимостью лишь немного ниже, чем у нафиона. Высокая протонная проводимость была зарегистрирована для щелочноземельных цератов и перовскитов на основе цирконата, таких как акцепторно-допированные SrCeO3, BaCeO3 и BaZrO3. Относительно высокая протонная проводимость также обнаружена в редкоземельных ортониобатах и ортотанталатах, а также в редкоземельных вольфраматах.
Acid solutions exhibit proton conductivity, while pure proton conductors are usually dry solids. Typical materials are polymers or ceramic. Typically, the pores in practical materials are small such that protons dominate direct current and transport of cations or bulk solvent is prevented. Water ice is a common example of a pure proton conductor, albeit a relatively poor one. A special form of water ice, superionic water, has been shown to conduct much more efficiently than normal water ice. Solid phase proton conduction was first suggested by Alfred Rene Jean Paul Ubbelohde and S. E. Rogers. in 1950, although electrolyte proton currents have been recognized since 1806. Proton conduction has also been observed in the new type of proton conductors for fuel cells – protic organic ionic plastic crystals (POIPCs), such as 1,2,4 triazolium perfluorobutanesulfonate and imidazolium methanesulfonate. In particular, a high ionic conductivity of 10 mS/cm is reached at 185 °C in the plastic phase of imidazolium methanesulfonate. When in the form of thin membranes, proton conductors are an essential part of small, inexpensive fuel cells. The polymer nafion is a typical proton conductor in fuel cells. A jelly like substance similar to Nafion residing in the ampullae of Lorenzini of sharks has proton conductivity only slightly lower than nafion. High proton conductivity has been reported among alkaline earth cerates and zirconate based perovskite materials such as acceptor doped SrCeO3, BaCeO3 and BaZrO3. Relatively high proton conductivity has also been found in rare earth ortho niobates and ortho tantalates as well as rare earth tungstates.