Графену с дефектами нашли применение в топливных элементах

Локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена
Локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена

Физики из США показали, что локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена могут привести к эффективному переносу протонов через него. Это может найти применение в конструкции топливных батарей будущего. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Северо-Западного университета в Иллинойсе.

Графен представляет собой двумерную кристаллическую решетку из атомов углерода, расположенных в вершинах правильного шестиугольника. При комнатных температурах перенос протонов через него происходит только при наличии в графене наноразмерных отверстий или его допировании (введении специальных примесей). Оказалось, что замена в некоторых местах такой решетки атомов углерода другими структурами (например, углеводородами или гидроксильными радикалами) образует дефекты, которые приводят к эффективному переносу протонов через слой графена.

Физики связывают это с классическим механизмом Гротгуса, известным из физической химии. Согласно нему, транспорт протона (положительного иона самого легкого атома водорода) в веществе растворителя (воды или углеводорода) происходит поэтапно от одной молекулы растворителя к другой благодаря наличию между ними водородной связи.

В веществе водородные связи выступают в качестве основы межмолекулярных взаимодействий и образования полимеров. В частности, именно водородные связи молекулы воды и механизм Гротгуса обеспечивают этой простой жидкости ее физические свойства (теплоемкость, вязкость и поверхностное натяжение).

Свои выводы ученые подтвердили снимками экспериментального слоя графена с деформациями, полученными с помощью сканирующего электронного микроскопа, а также компьютерным моделированием с использованием методов молекулярной динамики и функционала плотности. Ученые отмечают, что наблюдаемые ими модифицированные мембраны отличаются эффективным переносом протонов и его высокой селективностью. Это позволяет использовать их в будущих аккумуляторах.

В топливных элементах, преобразующих химическую энергию поступающих в батарею соединений в электрическую, используются специальные протоннообменные мембраны. Такие полимерные или керамические мембраны, как правило, разделяют электроды и служат для транспорта протонов в элементах. Ученые отмечают, что в будущем в таких батареях мембраны могут изготавливаться из графена.

подписатьсяОбсудить
00:08 23 августа 2016

Бандеровец, грузин и иллюминаты

Кто виноват в появлении фашистского ксенофобского мира Deus Ex: Mankind Divided
00:06 Сегодня

Якорь мне в бухту!

Какие тайны скрывает пиратский остров Ла-Тортуга
00:06 14 августа 2016

Нечто

Что скрывается на секретной подледной базе США
Ваши мечты не сбудутся
Почему «Газпром» заставляет ветеранов и многодетных родителей сносить свои дома
Беслан Мудранов и Владимир ПутинЛига чемпионов
Сколько бывшие олимпийцы зарабатывают в политике
«Если в тюрьму не попал — уже хорошо»
Профессор ВШЭ Исак Фрумин о школьной сегрегации и высшем образовании для всех
День ВМФ России в СевастополеСкажи мне, чей Крым
Каковы перспективы иска Украины по поводу воды вокруг Крыма
Филип КрейвенПятое колесо
Почему российские спортсмены остались без Паралимпиады
Холодный фронт
Главные интриги стартующего чемпионата Континентальной хоккейной лиги
Вечный карнавал
Лучшие мгновения церемонии закрытия Олимпиады в Рио
Под звуки ливня
Церемония закрытия прошла, как и все Игры, — противоречиво и с пустыми трибунами
Осетинский блицкриг
Борец-вольник Сослан Рамонов выиграл для России последнее золото Олимпиады в Рио
«Все здесь сочувствуют Украине»
Уроженка Омска делится впечатлениями после переезда в Канаду
«Бесплатные вегетарианские хот-доги»«Убить всех веганов»
За что мясоеды не любят поклонников растительной диеты
Дикий, дикий райцентр
Фотоистория о жизни ковбоя из города Шуи
Весам назло
В мире набирает популярность йога для полных
Право на красоту
Сеть покоряют бьюти-блогеры с необычной внешностью
Острые крылышки
Как у автомобилей появились крылья и что такое диффузор — история аэродинамики
Миллионы на покупки
10 самых дорогих автомобилей аукционов прошедшего уикенда
Народный сбор
Длительный тест Mitsubishi L200: часть первая
Нашли чем кичиться
Экстравагантные тюнинг-проекты, от которых хочется зажмуриться
Дно Олимпиады
Проблемы Рио похлеще допингов и переломов
«Я не позволяла себе ничего, каждая копейка уходила на кредит»
Рассказ россиянки, купившей не одну квартиру при зарплате в 40 тысяч рублей
Бабушкино наследство
Вся недвижимость кандидата в президенты США Хиллари Клинтон
Камерная дача
10 фактов о доме в Форосе, ставшем тюрьмой для Горбачева
До чего докатились
Как выглядят лица людей, съехавших с небоскреба