2004年,英國(guó)曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)首次成功分離出穩(wěn)定的石墨烯,,它只有一個(gè)原子厚,,其屏障性能良好。如果要讓所有原子中體積最小的氫原子穿過薄薄的單層石墨烯,,要耗掉宇宙“一生”的時(shí)間,,因此被廣泛用于防腐涂料和防滲透包裝。中國(guó)科技大學(xué)吳恒安等人與海姆團(tuán)隊(duì)合作,,進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),,看石墨烯是否能同樣隔絕質(zhì)子。和之前預(yù)測(cè)相反,,他們發(fā)現(xiàn)質(zhì)子輕易就穿透了石墨烯片層,,且在高溫和像鉑這樣的催化納米粒子的幫助下,“通行”會(huì)更順暢,。
這一發(fā)現(xiàn),,讓石墨烯和與它相近的材料氮化硼成了制作質(zhì)子膜的理想材料,質(zhì)子膜是現(xiàn)代燃料電池技術(shù)的核心,。燃料電池將氧氣和氫氣作為燃料,,把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,,如果沒有隔絕其他物體而只傳導(dǎo)質(zhì)子的薄膜,這一技術(shù)就無法實(shí)現(xiàn),。盡管概念已經(jīng)并不新鮮,,但燃料電池技術(shù)還需要進(jìn)一步發(fā)展才能使其得到更廣泛應(yīng)用。目前面臨的一個(gè)主要瓶頸就是,,現(xiàn)有質(zhì)子膜存在燃料滲透問題,,這會(huì)降低燃料電池發(fā)電效率和使用的持久性。
新研究表明,,使用石墨烯或單層氮化硼能讓現(xiàn)有的質(zhì)子膜更輕薄,、更高效,而且燃料滲透少,,毒性低——這能大大增強(qiáng)燃料電池的競(jìng)爭(zhēng)力,。該研究還證明,他們能用這一個(gè)原子厚的薄膜從潮濕空氣中提取氫,,如此一來,,就能制作一種以空氣中提取的氫為燃料的移動(dòng)發(fā)電機(jī)�,?蒲腥藛T馬薩羅·洛薩達(dá)-伊達(dá)爾戈表示,,目前使用的是小型薄膜來做實(shí)驗(yàn),因此得到的氫氣自然也不會(huì)很多,。但這只是發(fā)現(xiàn)的第一步,,而真要造出和試驗(yàn)這樣的氫氣收集器,還任重道遠(yuǎn),。