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    一項由中外科學(xué)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(zhì)子穿透的特性，因而有望取代制作燃料電池的核心部件“質(zhì)子傳導(dǎo)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(xué)技術(shù)大學(xué)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(xué)安德烈.海姆教授課題組及荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)研究人員合作完成，相關(guān)論文于11月26日在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。

    燃料電池是將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置，具有能量轉(zhuǎn)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(yīng)用前景非常廣闊。然而，燃料電池中的核心部件“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”存在的燃料滲透等缺陷，使其大規(guī)模應(yīng)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(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)觀點認(rèn)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(zhì)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(zhì)子，其他物質(zhì)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(zhì)子傳導(dǎo)膜”，這將使燃料電池更高效、更安全、更環(huán)保、更輕薄，其應(yīng)用領(lǐng)域會極大拓展、應(yīng)用步伐會明顯加快。同時，該成果也將極大促進氫相關(guān)技術(shù)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(xué)院的Karnik教授在評論中指出，質(zhì)子傳導(dǎo)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(shè)定的2020年質(zhì)子傳導(dǎo)膜輸運性能目標(biāo)。