Os cientistas desenvolveram uma nova classe de sais orgânicos porosos cristalinos com alta condutividade de prótons para aplicações como membranas de troca de prótons para células a combustível. Conforme relatado no jornal Angewandte Chemie , canais polares que contêm água desempenham um papel crítico na condução de prótons. Cerca de 60 ° C e alta umidade, sua condutividade de prótons é uma das melhores já encontradas em um material poroso.

Materiais orgânicos porosos são potencialmente úteis para muitas aplicações, incluindo sistemas catalíticos, processos de separação, e armazenamento de gás. Embora essas estruturas semelhantes a estruturas variem muito, eles têm uma coisa em comum:seus componentes são conectados por ligações covalentes. Sais orgânicos porosos, por outro lado, são uma nova classe de materiais com componentes mantidos juntos por ligações iônicas, as forças de atração entre os íons carregados positivamente e negativamente. Eles são difíceis de produzir porque seus poros geralmente colapsam; as ligações iônicas de sais orgânicos previamente conhecidos não são fortes o suficiente para estabilizar uma estrutura porosa.

Pesquisadores que trabalham com Teng Ben na Universidade de Jilin (Changchun, China) combinaram agora com sucesso bases orgânicas e ácidos para produzir sais com ligações muito fortes e estruturas cristalinas definidas que formam sistemas de poros estáveis. Esses sólidos altamente porosos têm a maior área de superfície interna já encontrada em um sal orgânico. Os cientistas demonstraram uma correlação significativa entre a força das ligações iônicas e a estabilidade da estrutura dos poros.

Os poros nos sais formam canais unidimensionais e podem reter água. As moléculas de água estão ligadas umas às outras e aos grupos carregados por meio de ligações de hidrogênio. Esses aspectos dão aos sais sua condutividade de prótons incomumente alta. Materiais com alta condutividade de prótons se tornaram o foco das atenções porque são bons eletrólitos para células a combustível. Em uma célula de combustível, duas meias reações de uma reação química ocorrem enquanto fisicamente separadas. A versão mais popular usa a reação de oxigênio e hidrogênio para formar água. Nesse caso, as duas células devem trocar prótons (átomos de hidrogênio com carga positiva) por meio de um eletrólito - geralmente por meio de uma membrana polimérica condutora de prótons. Os cientistas têm procurado produtos mais eficientes, eletrólitos robustos. Esses novos sais podem ser candidatos. Eles são muito estáveis ​​em temperaturas mais altas e sua condutividade de prótons aumenta com o aumento da temperatura.

Em membranas de polímero convencionais, O transporte de prótons ocorre através de canais contendo água, através dos quais os prótons dentro da rede são transferidos de uma molécula para a próxima por meio de moléculas de água ligadas por hidrogênio. Nos sais, o mecanismo de transporte é diferente. Os cálculos indicam que os prótons são enviados através dos canais por "correio":uma molécula de água se liga a um próton e se difunde através do canal, liberando o próton do outro lado.