Protonijohdin on elektrolyytti (yleensä kiinteä elektrolyytti), jossa H + ovat enemmistön varauksen kantajia.
Happamat liuokset ovat protoneja johtavia, mutta puhtaat protonijohtimet ovat yleensä kuivia kiinteitä aineita. Esimerkiksi - polymeerit tai keramiikka . Vesijää on yleinen esimerkki puhtaasta protonijohtimesta, vaikkakin suhteellisen huono. [1] Vesijään erityinen muoto, superioninen vesi , johtaa kuitenkin paljon tehokkaammin kuin tavallinen vesijää. [2] Kiinteän olomuodon protonijohtuvuutta ehdottivat ensimmäisenä Alfred Ubbelohde ja S.E. Rogers vuonna 1950, vaikka elektrolyytin protonivirrat ovat olleet tiedossa vuodesta 1806.
Protonista johtavuutta on havaittu myös uudentyyppisissä polttokennojen protonijohtimissa, protonisissa orgaanisissa ionisissa muovikiteissä (POIPC), kuten 1,2,4-triatsoliiniperfluoributaanisulfonaatissa ja imidatsoliinimetaanisulfonaatissa. Erityisesti korkea ionijohtavuus, 10 mS/cm, saavutetaan 185 °C:ssa imidatsoliinimetaanisulfonaatin muovifaasissa.
Ohuiden kalvojen muodossa olevat protonijohtimet ovat olennainen osa pieniä, edullisia polttokennoja . Nafion-polymeeri on tyypillinen polttokennojen protonijohdin. Haiden Lorenzinin ampullasta löytyvällä hyytelömäisellä aineella on kaikista biologisista materiaaleista korkein protonijohtavuus, ja se on vain 40 kertaa pienempi kuin Nafionin. [3]
Korkea protonijohtavuus tunnetaan myös maa-alkalikeraattien ja zirkonaattipohjaisten perovskiittimateriaalien , kuten akseptoriseostetun SrCeO 3 :n, BaCeO 3 :n ja BaZrO 3 :n, joukossa . Suhteellisen korkea protonijohtavuus on löydetty myös ortoniobaateista, ortotantalaateista ja harvinaisten maametallien volframaateista.