河北
理想的質子交換膜應僅允許質子通過，同時對燃料保持不透性，這正是燃料電池應用所需的特性。在甲醇燃料電池中，高質子導電性可實現(xiàn)高功率密度，但甲醇在電極間的交叉遷移會降低催化劑活性并降低效率。然而在傳統(tǒng)聚合物膜中，導電性與選擇性往往相互抵觸：實現(xiàn)選擇性需要較長的傳輸路徑，但這會引入額外的離子電阻。石墨烯作為由單層碳原子構成的二維材料，本質上同時滿足這兩項要求。其基底平面對水及其他分子具有阻隔性，同時仍能展現(xiàn)可測量的質子導電性。
本文，萊頓大學Weizhe Zhang、Grégory F. Schneider等研究人員在《Nature Communications》期刊發(fā)表名為“Sulfophenylated centimeter-sized graphene membrane in a direct methanol fuel cell”的論文，研究揭示：通過在單層石墨烯上引入磺酰苯基化學修飾，可顯著增強其質子傳輸性能。導電率從6.9±1.1提升至30.9±2.3 S·cm?2，質子傳輸能壘降至6.9 kJ·mol?1。這些發(fā)現(xiàn)表明，修飾后的石墨烯有望替代聚合物膜，成為電化學能源裝置的新型材料。
文獻：
來源：材料分析與應用
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