中國儲能網(wǎng)訊：一項由中外科學家聯(lián)合完成的新成果登上27日“自然”網(wǎng)站的首頁頭條：石墨烯、氮化硼等二維納米材料具有只容質子穿透的特性，因而有望取代制作燃料電池的核心部件“質子傳導膜”的現(xiàn)有材料，催生燃料電池的革命性進步。
該成果有中國科學技術大學吳恒安教授、王奉超特任副研究員與諾貝爾物理獎得主、英國曼徹斯特大學安德烈?海姆教授課題組及荷蘭內梅亨大學研究人員合作完成，相關論文于11月26日在國際頂尖學術期刊《自然》在線發(fā)表。
燃料電池是將燃料具有的化學能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置，具有能量轉化效率高、無需耗費充能時間、零排放無污染等諸多優(yōu)點。從智能手機到航空航天、國防，燃料電池都可大顯身手，應用前景非常廣闊。然而，燃料電池中的核心部件“質子傳導膜”存在的燃料滲透等缺陷，使其大規(guī)模應用受到很大限制。
據(jù)該論文共同通訊作者吳恒安教授介紹，石墨烯是一種由碳原子按照六角蜂巢晶格排列而成的單層網(wǎng)狀二維材料，二維氮化硼納米材料也具有跟石墨烯相似的六角網(wǎng)狀結構。傳統(tǒng)觀點認為，任何氣體分子或流體分子，哪怕是最小的氫原子，都無法穿透不含缺陷的完美石墨烯片層。他們的研究則表明，質子可以較為容易地穿越石墨烯和氮化硼等二維材料；如果升高溫度或加入催化劑，穿透過程會明顯加快。而且，除了質子，其他物質都不能穿越石墨烯和氮化硼等二維材料。
據(jù)王奉超特任副研究員介紹，基于此項研究成果，可采用石墨烯和氮化硼等單原子層二維材料作為“質子傳導膜”，這將使燃料電池更高效、更安全、更環(huán)保、更輕薄，其應用領域會極大拓展、應用步伐會明顯加快。同時，該成果也將極大促進氫相關技術的研究。
據(jù)悉，該論文發(fā)表后，“自然“網(wǎng)站以首頁頭條形式第一時間進行了報道，同期的“自然新聞視點”欄目也對該成果進行了重點評論和展望。麻省理工學院的Karnik教授在評論中指出，質子傳導膜是燃料電池的核心所在，本項研究取得的突破性進展在理論上已經(jīng)達到美國能源部設定的2020年質子傳導膜輸運性能目標。
