プロトン伝導体

プロトン伝導体は電解質であり、典型的には固体電解質であり、その中でH ^{+ [1]が}主要な電荷キャリアである。

酸性溶液はプロトン伝導性を示すが、純粋なプロトン伝導体は通常は乾燥固体である。代表的な材料はポリマーまたはセラミックである。通常、実用的な材料の細孔は小さいため、プロトンが直流を支配し、陽イオンまたはバルク溶媒の輸送が妨げられる。氷は、比較的劣るものの、純粋なプロトン伝導体の一般的な例である。^[2]氷の特殊な形態である超イオン水は、通常の氷よりもはるかに効率的に伝導することがわかっている。^[3]

固相プロトン伝導は、1950年にアルフレッド・ルネ・ジャン・ポール・ウベローデとSEロジャースによって初めて示唆されました。 ^[4]電解質プロトン電流は1806年から認識されていました。

プロトン伝導は、燃料電池用の新しいタイプのプロトン伝導体であるプロトン性有機イオン性プラスチック結晶（POIPC）、例えば1,2,4-トリアゾリウムパーフルオロブタンスルホン酸塩^[5]やイミダゾリウムメタンスルホン酸塩^[6]でも観察されています。特に、イミダゾリウムメタンスルホン酸塩のプラスチック相では、185℃で10mS/cmという高いイオン伝導率に達します。

薄膜状のプロトン伝導体は、小型で安価な燃料電池に不可欠な要素です。ポリマーのナフィオンは、燃料電池の典型的なプロトン伝導体です。サメのロレンチーニ器官に存在するナフィオンに似たゼリー状の物質は、ナフィオンよりもわずかに低いプロトン伝導性を持っています。^{[7] [8]}

_{アクセプタードープSrCeO 3}、BaCeO ₃、BaZrO ₃などのアルカリ土類セレートおよびジルコネートベースのペロブスカイト材料では、高いプロトン伝導性が報告されています。^[9]希土類オルトニオブ酸塩およびオルトタンタル酸塩、ならびに希土類タングステン酸塩でも比較的高いプロトン伝導性が見出されています。^[10]