石墨烯的發現與突破可能引發電動汽車以及其他行業革命
研究人員發現,新發現的鉛石墨中稱為石墨烯的碳石墨可以帶正電荷的氫原子或質子通過它。由碳原子製成的原子級蜂窩狀晶格如圖所示
由曼徹斯特大學諾貝爾獎獲得者Sir Andre Geim領導的研究人員發現了石墨烯,他們說,他們的發現提出了將來石墨烯膜可用於從大氣中「篩分」氫氣發電的可能性。
這是因為單原子厚的材料像過濾器一樣允許質子穿過它,同時阻止其他原子的通過。當他們將這種物質與一種稱為氮化硼的單原子材料結合起來時,他們就證明了這一點。
科學家們能夠在膜的一側收集質子,並將其他阻塞的原子積聚在一個腔室中。
使用這種膜,燃料電池可以從空氣中提取氫氣並將其燃燒,從而為電動汽車提供動力,這不會排出對環境有害的排放物。
這項發現可以提高汽車燃料電池的效率,因為這些電池通過氫氣發電。雖然氫氣被用於燃料概念車(如圖),但該技術在廣泛商業化之前還有一段距離
用於石墨烯
綠色科技: Andre先生和博士生希望有一天石墨烯可以用於質子傳導膜,這是燃料電池的重要組成部分,用於驅動"綠色"汽車。
他們發現石墨烯膜可用於從大氣中提取氫氣,這表明可能將它們與燃料電池相結合,使移動式發電機僅通過空氣中的微量氫氣供電。
醫學:專家說,石墨烯可以用作將藥物輸送到體內特定部位的載體,例如,有一天可能意味著新的治療方法適用於患有大腦疾病的人。
運輸:石墨烯的強度和輕量使其成為整合到汽車和飛機中的理想材料,旨在使它們更安全,更省油。
薄塗層:薄而堅固的材料也可用於製造防腐塗層,包裝甚至超薄安全套
電子:這種材料可以有效地傳導電力,因此可用於製造新型智能手機以及靈活的可穿戴技術。
凈化水:科學家們正在努力將這種材料用作膜來分離液體,因此有朝一日可以用來凈化世界上無法獲得必需液體的地區的水。
該研究的聯合研究員說:「我們對這一結果感到非常興奮,因為它為石墨烯在清潔能源收集和氫基技術領域的應用開闢了全新的領域。
只有一個原子厚度,石墨烯是地球上最薄的材料,也比鋼強200倍。
2004年,安德烈爵士和他的研究人員於2004年首次分離出他們的工作,他們在2010年獲得諾貝爾獎。
這種材料對於所有氣體和液體都是不可滲透的,因此具有防腐塗層,包裝甚至超薄安全套等一系列用途的潛力。
「自然」雜誌發表的這項新發現的出現是因為研究小組想要調查質子(氫原子被剝離的電子)是否被最小的原子氫不可滲透的材料擊退。
他們驚奇地發現,質子可以相當容易地穿過超強材料,特別是在溫度升高的情況下,以及如果石墨烯膜覆蓋有納米顆粒如鉑(其充當催化劑)。
安德烈爵士和博士希望石墨烯有朝一日可以用於質子傳導膜,這是燃料電池技術的關鍵組成部分。
在一些現代汽車中使用的燃料電池使用氧氣和氫氣作為燃料並將輸入的化學能轉換成電力。
但是一個主要的問題是燃料泄漏穿過現有的質子膜來降低電池的效率。這個問題可以通過使用石墨烯來克服。
只有一個原子厚度,石墨烯是地球上最薄的材料,也比鋼強200倍。它在2004年首次被安德烈·蓋姆爵士(左)和康斯坦丁·諾沃索洛夫(右)在2010年分別獲得諾貝爾物理學獎
研究小組發現,石墨烯膜可用於從大氣中提取氫氣,這表明可能將其與燃料電池結合起來,使移動式發電機僅通過空氣中的微量氫氣供電。
「從本質上講,你從大氣中抽取燃料並從中獲取電力,」安德烈爵士說。
「我們的(研究)證明這種設備是可能的。」
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