曼徹斯特大學(xué)化學(xué)工程與分析科學(xué)學(xué)院的科學(xué)家提出了一種在實(shí)際的直接甲醇燃料電池中使用二維材料的方法。

他們已經(jīng)表明，通過(guò)化學(xué)氣相沉積向膜區(qū)域添加單層石墨烯，同時(shí)顯著降低甲醇滲透，導(dǎo)致對(duì)質(zhì)子的抵抗力可忽略不計(jì)，從而使電池性能提高50％。

燃料電池在不久的將來(lái)將被視為有趣的能源技術(shù)，因?yàn)樗鼈優(yōu)槭褂煤?jiǎn)單碳?xì)浠衔镒鳛槿剂仙a(chǎn)可持續(xù)能源鋪平了道路。它們通過(guò)簡(jiǎn)單的操作機(jī)制工作，燃料的一側(cè)被氧化而另一側(cè)的氧化劑被還原，釋放電子用于發(fā)電。到目前為止，已經(jīng)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(gè)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，特種應(yīng)用或其他難以接入電源的應(yīng)用中。然而，甲醇系統(tǒng)的更廣泛的商業(yè)潛力受到燃料電池膜區(qū)域中發(fā)生的甲醇穿越的極大阻礙。

甲醇通過(guò)膜從陽(yáng)極到陰極的這種通道產(chǎn)生短路并對(duì)燃料電池性能產(chǎn)生負(fù)面影響。除了使用的膜之外，通過(guò)使用阻擋層可以減輕這種影響。

AndreGeim及其同事通過(guò)單層石墨烯和其他2D材料發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子轉(zhuǎn)移。石墨烯也因其致密的晶格堆積結(jié)構(gòu)而聞名，其抑制甲醇和其他基于烴的分子穿過(guò)膜。然而，這些2D材料在燃料電池系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用尚未實(shí)現(xiàn)。

此領(lǐng)域的先前工作還測(cè)試了通過(guò)減少甲醇遍歷來(lái)改善性能的不同材料，但這些也顯著減少了質(zhì)子傳輸，而不是這種未受損害的工作。這將是非常重要的，因?yàn)樗鼘?dǎo)致在燃料電池中使用2D材料。

此外，這為無(wú)膜燃料電池系統(tǒng)提供了在不久的將來(lái)以更高效率運(yùn)行的機(jī)會(huì)。該技術(shù)可以進(jìn)一步擴(kuò)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?yàn)檫@些膜需要加濕以增強(qiáng)質(zhì)子傳導(dǎo)性。

石墨烯顯示出隨溫度改善的質(zhì)子傳導(dǎo)率，而不需要加濕器系統(tǒng)。未來(lái)的前景可以通過(guò)燃料電池將對(duì)未來(lái)能源需求做出重大貢獻(xiàn)的方式實(shí)現(xiàn)。