Los científicos han desarrollado una nueva clase de sales orgánicas porosas cristalinas con alta conductividad de protones para aplicaciones tales como membranas de intercambio de protones para celdas de combustible. Como se informó en la revista Angewandte Chemie , los canales polares que contienen agua juegan un papel crítico en la conducción de protones. A aproximadamente 60 ° C y alta humedad, su conductividad de protones es una de las mejores que se encuentran en un material poroso.
Los materiales orgánicos porosos son potencialmente útiles para muchas aplicaciones, incluidos los sistemas catalíticos, los procesos de separación y el almacenamiento de gas. Si bien estas estructuras tipo marco varían mucho, tienen una cosa en común: sus componentes están conectados mediante enlaces covalentes. Sales orgánicas porosas, por otro lado, son una nueva clase de materiales con componentes unidos por enlaces iónicos, las fuerzas atractivas entre iones positivos y negativos cargados. Son difíciles de producir porque sus poros generalmente colapsan; los enlaces iónicos de sales orgánicas previamente conocidas sonno lo suficientemente fuerte como para estabilizar una estructura porosa.
Los investigadores que trabajan con Teng Ben en la Universidad de Jilin Changchun, China ahora han combinado con éxito bases orgánicas y ácidos para producir sales con enlaces muy fuertes y estructuras cristalinas definidas que forman sistemas de poros estables. Estos sólidos altamente porosos tienen el área superficial interna más altaencontrado alguna vez en una sal orgánica. Los científicos demostraron una correlación significativa entre la fuerza de los enlaces iónicos y la estabilidad de la estructura de los poros.
Los poros en las sales forman canales unidimensionales y pueden retener agua. Las moléculas de agua están unidas entre sí y a los grupos cargados a través de enlaces de hidrógeno. Estos aspectos dan a las sales una conductividad protónica inusualmente alta. Materiales con alta conductividad protónica.se han convertido en el centro de atención porque son buenos electrolitos para las celdas de combustible. En una celda de combustible, ocurren dos medias reacciones de una reacción química mientras están físicamente separadas. La versión más popular utiliza la reacción de oxígeno e hidrógeno para formar agua. En este caso,las dos células deben intercambiar protones átomos de hidrógeno cargados positivamente a través de un electrolito, generalmente a través de una membrana de polímero conductor de protones. Los científicos han estado buscando electrolitos más eficientes y robustos. Estas nuevas sales pueden ser candidatas.temperaturas y su conductividad de protones aumenta a medida que aumenta la temperatura.
En las membranas de polímeros convencionales, el transporte de protones ocurre a través de canales que contienen agua a través de los cuales los protones dentro de la red se transfieren de una molécula a la siguiente a través de moléculas de agua unidas por hidrógeno. En las sales, el mecanismo de transporte es diferente. Los cálculos indican que ellos "protones" envían protones a través de los canales: una molécula de agua se une a un protón y se difunde a través del canal, liberando el protón del otro lado.
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Materiales proporcionado por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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