Protonleitung
Protonleitung bezeichnet den Transport von Protonen H+ durch ein Material, sodass ein protonischer elektrischer Strom fließen kann. Damit spielt sie eine zentrale Rolle in elektrochemischen Bauteilen wie Brennstoffzellen, Elektrolyseuren und Sensoren, in denen Protonleitfähigkeit als Schlüsselgröße dient.
Mechanismen: In vielen protonenleitenden Materialien erfolgt der Transport überwiegend über den Grotthuss-Mechanismus, bei dem Protonen durch
Materialklassen: Zu den Hauptklassen gehören polymerbasierte Protonenleitende Membranen (z. B. Nafion, phosphorsäure-doped Polybenzimidazol-Membranen), anorganische Festkörperleiter wie
Eigenschaften: Die Protonenkonduktivität wird in S/cm angegeben und hängt stark von Temperatur und Feuchte ab. Typische
Anwendungen: Anwendungsfelder umfassen Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen, Protonenleitende Elektrolyseure zur Wasserelektrolyse sowie Sensoren und Membranprozesse wie Wasserstofftrennung.
Herausforderungen: Chemische Stabilität bei hohen Temperaturen oder niedrigem Feuchtegehalt, Wasserhaushalt, mechanische Festigkeit, Alterung sowie Kosten.
Ausblick: Forschungsrichtungen umfassen Mischkörner und Grenzflächen-Engineering, neue Polymer- und Keramikstrukturen, dopierte Festkörperleiter sowie hybride Membranen, um