质子可轻松穿透石墨烯 有望为燃料电池带来革命性变化

　　记者11月28日从中科大获悉，该校科学家吴恒安、王奉超与诺贝尔物理奖得主、英国曼彻斯特大学安德烈·海姆教授课题组及荷兰内梅亨大学研究人员联合发现，质子可轻松穿透“神奇材料”石墨烯，这一发现有望为燃料电池和氢相关技术领域带来革命性变化。成果发表在最新一期国际权威期刊《自然》上。

　　燃料电池是一种发电装置，可将燃料具有的化学能直接变为电能。与其他电池相比，燃料电池具有能量转化效率高、无需耗费充能时间、零排放无污染等优点。然而，燃料电池中的核心部件“质子传导膜”存在燃料渗透等难题，极大地限制了燃料电池的大规模应用。被称为“神奇材料”的石墨烯，是一种由单层碳原子呈蜂窝状紧密排列的网状二维材料，具有独特的力学和电学特性，如不透水、不透气、薄而坚固等。传统观点认为，任何气体分子或流体分子，哪怕是最小的氢原子，都无法穿透不含缺陷的完美石墨烯片层。

　　但中外科学家最新研究成果显示，质子可轻松穿透石墨烯和氮化硼等二维材料，从而解决了燃料电池的燃料渗透难题，且温度升高或加入催化剂可显著促进质子穿越。

　　“这是一个革命性的突破。”王奉超特任副研究员介绍，基于这项研究成果，如采用石墨烯和氮化硼等二维材料作为“质子传导膜”，可使燃料电池更高效、更安全、更环保、更轻薄，并可广泛应用于航空航天、国防等领域。