石墨烯使甲醇燃料電池性能大大提高

曼徹斯特大學化學工程與分析科學學院的科學家提出了一種在實際的直接甲醇燃料電池中使用二維材料的方法。

　　他們已經表明，通過化學氣相沉積向膜區域添加單層石墨烯，同時顯著降低甲醇滲透，導致對質子的抵抗力可忽略不計，從而使電池性能提高50%。

　　燃料電池在不久的將來將被視為有趣的能源技術，因為它們為使用簡單碳氫化合物作為燃料生產可持續能源鋪平了道路。它們通過簡單的操作機制工作，燃料的一側被氧化而另一側的氧化劑被還原，釋放電子用于發電。到目前為止，已經使用了各種燃料，短鏈醇。由于其高能量密度，易于處理和其他處理特性，甲醇仍然是一個很好的候選者。

　　因此，甲醇燃料電池可用于筆記本電腦充電器，軍事應用或其他難以接入電源的應用中。然而，甲醇系統的更廣泛的商業潛力受到燃料電池膜區域中發生的甲醇穿越的極大阻礙。

　　甲醇通過膜從陽極到陰極的這種通道產生短路并對燃料電池性能產生負面影響。除了使用的膜之外，通過使用阻擋層可以減輕這種影響。

　　Andre Geim及其同事通過單層石墨烯和其他2D材料發現了質子轉移。石墨烯也因其致密的晶格堆積結構而聞名，其抑制甲醇和其他基于烴的分子穿過膜。然而，這些2D材料在燃料電池系統中的實際應用尚未實現。

　　此領域的先前工作還測試了通過減少甲醇遍歷來改善性能的不同材料，但這些也顯著減少了質子傳輸，而不是這種未受損害的工作。這將是非常重要的，因為它將導致在燃料電池中使用2D材料。

　　此外，這為無膜燃料電池系統提供了在不久的將來以更率運行的機會。該技術可以進一步擴展到其他燃料電池類型，即氫燃料電池。氫燃料電池受到使用高成本加濕器的影響，因為這些膜需要加濕以增強質子傳導性。

　　石墨烯顯示出隨溫度改善的質子傳導率，而不需要加濕器系統。未來的前景可以通過燃料電池將對未來能源需求做出重大貢獻的方式實現。