近日,天津大学化工学院张生教授与英国曼彻斯特大学诺贝尔物理奖得主安德烈·海姆教授等人合作,证实了石墨烯、氮化硼等二维材料中氢离子传输的选择性为100%,并发现云母可以用作燃料电池的高温质子交换膜。这两项研究成果有望推进氢燃料电池汽车的商业化发展。
该研究团队制备了微米级的单层氮化硼薄膜,实验发现,通过氮化硼薄膜的电流全部是由氢离子传导产生的。进一步的研究发现,石墨烯、氮化硼等虽具有只允许氢离子通过的性能,但其传输阻力较高,氢离子传导速度较慢,不宜进行商业化推广。为此,研究团队开发了具有高质子传导率的新型质子传导膜材料——云母膜。研究发现,处理后的云母薄膜质子传导率得到极大提高,且使用温度从100℃延伸到了500℃,极具应用前景。研究还发现,在150℃条件下,云母膜质子传导率超过了目前商业化要求的2倍,将其用于燃料电池后,汽车的行驶里程将极大提升。