氢离子导体

质子导体

由于氢离子导体(或称质子导体)在能源及电化学器件的应用前景，引起人们的研究兴趣与重视。一种经济又无污染的储能方法是：水电解得到氢，再将氢作为燃料，通过氢氧燃料电池来发电，在此过程中氢和氧又化合成水。这种理想的循环可以借助水电解池和氢氧燃料电池的联用来实现。

种类

氢离子导体有许多种，其中某些质子β-Al2O3具有较高的室温电导率，其他无机氢离子导体和有机氢离子导体的电导率较小。Naβ-Al2O3是人们熟知的二维传导的钠离子导体，它是由被钠氧层分开的尖晶石基块所构成，钠氧层中的钠离子可被多种一价离子所置换而成为各种不同的离子导体。在可置换的一价离子中，包含氢离子以及能产生氢离子的H3O+和NH4+才，所以具有质子电导的H+β-Al2O3。有三种：H+β-Al2O3、H3Oβ-Al2O3和NH4+β-Al2O3，分为单晶体和多晶体，多晶体才可能实际应用。

质子种类

质子在固体中的传导可分为两类：一类是在具有氢键的化合物中的传导；另一类是在没有氢键的化合物中的传导。已知的质子导体大部分具有氢键，它们的传导机理是通过氢离子的跃迁并伴随者分子的转动。氢离子导体可以是无机化合物也可以是有机化合物，前者称为无机氢离子导体，而后者称为有机氢离子导体；无机氢离子导体主要有杂多酸、粘土及氢离子β-Al2O3三大类。其中以H3(PMo12O4)·30H2O(又称PMA)和H3(PMo12O4)·29H2O(又称PWA)两种杂多酸的电导率最高，室温可达10-1Ω-1.cm-1。

杂多酸体系

在杂多酸中氢离子通过氢键传导，而在氢蒙脱石粘土中则是通过间隙运动迁移。氢离子β-Al2O3有三种，即H+β-Al2O3、H3Oβ-Al2O3。和NH4+β-Al2O3，可由Naβ-Al2O3进行离子交换而制得，它们的氢离子电导率均较低。有机氢离子导体品种较少，且.一般电导率小于无机氢离子导体。在三亚乙基二胺(CH2N2)以及六亚甲基四胺(CH2N4)与硫酸的系统中存在较好的氢离子导体。无氢键的质子导体有三价稀土氧化物掺杂的SrCeO3和BaCeO3等，能承受较高的温度。如掺杂SrCeO3的电导率在1000C时达10-1Ω-1·cm-1，氢离子导体的特点为具有良好的室温传导性，因而能在室湿工作，可应用于固态电色显示器、氢敏元件及燃料电池等。

应用

由于氢离子导体(或称质子导体)在能源及电化学器件等方面潜在的应用前景，引起人们的研究兴趣与重视。一种经济又无污染的储能方法是：将水电解得到氢，再将氢作为燃料，通过氢氧燃料电池来发电，在此过程中，氢和氧又化合成水。这种理想的循环可以借助水电解池和氢氧燃料电池的联用来实现。在该循环中，水电解和氢氧燃料电池发电，均需要氢离子导体或氧离子导体作为隔膜材料。

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