Los protones son la próxima gran novedad en lo que respecta a la tecnología de pilas de combustible. El intercambio subatómico produce energía a una escala que desafía la tecnología contemporánea de celdas de combustible de estado sólido, utilizado para ayudar a impulsar los transbordadores espaciales. Para realizar la tecnología basada en protones antes, un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un material híbrido que transporta protones de manera efectiva a altas temperaturas y humedad, dos desafíos importantes en intentos anteriores.

Los resultados fueron publicados en Materiales e interfaces aplicados ACS , una revista de la American Chemical Society.

El equipo, dirigido por la Universidad de Tokio en Japón, centrado en un material llamado polioxometalatos (POM), que previamente fabricaron en un compuesto con otro polímero y compuestos para ayudar a proporcionar estabilidad estructural.

"Los POM son atractivos como bloques de construcción para el diseño y la síntesis de nuevos materiales con propiedades y funciones deseables:pueden transportar protones de manera eficiente, por ejemplo, pero solo a bajas temperaturas y con poca humedad, "dijo el autor del artículo Masahiro Sadakane, profesor de la Escuela de Graduados de Ciencias e Ingeniería Avanzadas, Universidad de Hiroshima. "Desafortunadamente, un gran problema que queda por resolver es que nuestro compuesto se descompuso a temperaturas y humedad más altas ".

Para resolver este problema, los investigadores investigaron cómo ajustar mejor el material compuesto encapsulando iones cargados positivamente en las cavidades internas del material. Iones positivos, conocidos como cationes, ayudar a equilibrar los iones cargados negativamente, conocido como aniones, para estabilizar la conductividad en un material.

Se decidieron por incorporar europio, un elemento metálico sólido a temperatura ambiente, en el material. El europio es particularmente atractivo para las moléculas de agua, que aporta oxígeno externo al material. Los protones se mueven a través del sistema uniéndose al oxígeno. Cuanto más oxígeno, cuanto más conductor de protones es el proceso.

"Nuestro objetivo es producir materiales estables de alta conductividad de protones, "dijo la autora del artículo Sayaka Uchida, profesor asociado del Departamento de Ciencias Básicas, Escuela de Artes y Ciencias, La Universidad de Tokio. "Mediante un control preciso de los componentes, producimos tal material ".

El material continuó demostrando una alta conductividad de protones a temperaturas de 368 Kelvin (202,73 grados Fahrenheit) y 50% de humedad. Los investigadores planean aumentar aún más la estabilidad y la conductividad de los protones.

"Planeamos aumentar la estabilidad y la conductividad de los protones para que este material se pueda utilizar como electrolito en las pilas de combustible, mejorar su desempeño, ", Dijo Sadakane." Este trabajo podría proporcionar una guía para el diseño de conductores de protones de estado sólido ".