筑波大学 信用:CC0公共领域 由筑波大学应用物理研究所领导的一组研究人员展示了一种通过在催化剂上覆盖一层石墨烯来生产耐酸催化剂的方法
他们表明，使用更少的层允许在析氢反应过程中更大的质子渗透，这对于最大限度地提高生产H2燃料的效率至关重要
这项工作可能会导致工业规模的氢生产，氢是一种完全可再生的能源，用于不会导致气候变化的车辆
氢动力汽车的梦想让许多人兴奋不已，因为它解决了化石燃料汽车每天排放到大气中的大量二氧化碳
然而，氢气的生产因缺乏有效分解水所需的廉价催化剂而放缓
在这个过程中，氢原子核，称为质子，需要结合形成氢气，H2
镍和镍基合金被认为是铂的廉价替代品，但这些金属在酸性反应条件下容易腐蚀
一种解决方案是使用石墨烯来保护催化剂，石墨烯是一种排列在蜂窝状网格中的单层碳原子
然而，反应发生的机理仍然知之甚少
现在，由筑波大学领导的一项国际研究合作表明，使用三至五层石墨烯可以有效防止腐蚀，同时仍然部分允许质子通过蜂窝结构中的缺陷在催化剂上结合
此外，他们发现随着石墨烯层数的增加，催化效率线性下降
“这个结果让我们得出结论，质子必须穿透石墨烯层才能在金属表面发生反应，”博士说
胡开龙，该研究的资深作者
另一种解释是，电子从金属向上移动，因此质子可以在石墨烯的外表面发生反应，这不是实验支持的主要反应过程
未来的工作将集中在优化石墨烯层数，以平衡耐腐蚀性和催化活性
“氢燃料特别环保，因为它不产生温室气体，而且能量密度仍然比汽油大，”伊藤义和教授解释道
“因此，我们可能很快就能踩下油门，而不会留下碳足迹
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