石墨烯/多孔氧化铝的质子传导性能研究(2)
2014 年曼彻斯特大学诺贝尔物理学奖得主 Geim 教授课题组和中国科学技术大学吴恒安教授、王奉超特任副研究员等人，研究了以单层氮化硼二文晶体作为隔膜，两侧涂覆 Nafion的结构，获得了高质子传导率的 PEM[18]，该 PEM 对燃料具有完全的不可渗透性。试验中器件装配图和测量电路结构如图1.1a 和图1.1b。结果发现单层氮化硼具有高质子渗透性，而且如果升高温度或加入催化剂 Pt 或 Pd，质子穿透过程会明显加快。理论研究认为，围绕晶格原子的电子云密度非常高，质子几乎无法穿透（穿过需要花费数百万年），但此试验结果则显示，围绕原子的电子云分布并不均匀，存在如臭氧层孔洞一样的低密度电子云的“孔洞”。在多层材料中，不同层的电子云重叠会阻塞质子的传导路径。文章给出的数据显示，单层石墨烯同样具有较高的质子传导率，但相比于氮化硼则弱得多。该文章还研究了引入缺陷后的氮化硼和石墨烯的质子传导性能的变化，结果表明二文晶体制备过程中产生的少量缺陷对质子穿过二文晶体的活化能的影响在实验的误差范围内。
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