Тонкие слои слюды оказались хорошим протонным проводником
Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.
Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.
Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru
Ученые из Великобритании, Китая и Бельгии обнаружили, что некоторые типы слюды в виде плоскостей из нескольких атомных слоев после замены в них некоторых ионов становятся отличными протонными проводниками, в отличие от графена или гексагонального нитрида бора, имеющих толщину всего в один атом.
Исследователи объясняют это тем, что эти относительно толстые слои содержат в себе поперечные каналы, которые после ионного обмена содержат гидроксильные группы, делающие проход протона внутрь энергетически выгодным. Исследованные материалы проявляют высокую протонную проводимость в диапазоне от 100 до 500 градусов Цельсия, в котором обычно плохо работают другие протонообменные мембраны, что делает их перспективными для использования в топливных ячейках, рассказывают авторы в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.
Протонообменные мембраны характеризуются тем, что они хорошо пропускают через себя протоны (ионы водорода), но не пропускают молекулярные газы, в том числе водород. Они имеют разное применение, но часто их применяют в топливных ячейках. В них водород попадает на анод, теряет электрон и распадается на два протона. Они, в отличие от молекулярного водорода, переходят через мембрану, и на катоде соединяются с кислородом в воду, забирая электрон. Благодаря этой реакции в цепи возникает электрический ток.
В качестве протонообменных мембран применяются различные материалы, в том числе полимеры, однако они обладают недостатками, в том числе низкой протонной проводимостью при температурах порядка сотен градусов Цельсия. В качестве альтернативы ученые предлагают использовать некоторые двумерные материалы, однако многие из них при толщине в несколько атомов уже не проводят протоны, как в случае с дисульфидом вольфрама.
Группа ученых под руководством Марсело Лосады-Идальго (Marcelo Lozada-Hidalgo) из Манчестерского университета модифицировала слюду и показала, что даже в случае, если ее толщина больше толщины монослоя графена или гексагонального нитрида бора в несколько раз, она все равно имеет на два порядка большую протонную проводимость.
- Источник(и):
- Войдите на сайт для отправки комментариев