一类具有高质子传导性的新型结晶多孔有机盐

科学家开发了一类具有高质子传导性的新型结晶多孔有机盐，用于燃料电池的质子交换膜等应用。据AngewandteChemie杂志报道，含有水的极性通道在质子传导中起着关键作用。在约60℃和高湿度下，它们的质子传导性是在多孔材料中发现的最好的之一。

多孔有机材料可用于许多应用，包括催化系统，分离过程和气体储存。虽然这些类似框架的结构差异很大，但它们有一个共同点：它们的组件通过共价键连接。另一方面，多孔有机盐是一类新的材料，其中组分通过离子键保持在一起，离子键是正电荷和带负电离子之间的吸引力。由于它们的毛孔通常会塌陷，因此它们难以生产先前已知的有机盐的离子键不足以稳定多孔结构。

在吉林大学(中国长春)与腾本合作的研究人员现已成功地将有机碱和酸结合在一起，生成具有非常强键的盐，并确定了形成稳定孔系统的晶体结构。这些高度多孔的固体具有有机盐中最高的内表面积。科学家们证明了离子键的强度与孔结构的稳定性之间存在显着的相关性。

盐中的孔形成一维通道并且可以保持水。水分子通过氢键彼此结合并与带电基团结合。这些方面使盐具有异常高的质子传导性。具有高质子传导性的材料已经成为关注的焦点，因为它们是用于燃料电池的良好电解质。在燃料电池中，在物理分离的同时发生化学反应的两个半反应。最流行的版本使用反应氧和氢来形成水。在这种情况下，两个电池必须通过电解质交换质子(带正电的氢原子)-通常通过质子传导聚合物膜。科学家一直在寻找更有效，更强大的电解质。这些新盐可能是候选者。

在传统的聚合物膜中，质子传递通过含水通道发生，通过该含水通道，网络中的质子通过氢键结合的水分子从一个分子转移到下一个分子。在盐中，传输机制是不同的。计算表明质子通过“快递”通过通道发送：水分子结合质子并通过通道扩散，释放另一侧的质子。