中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)者吳恒安、王奉超，與英國諾貝爾物理獎得主安德烈·海姆教授課題組及荷蘭學(xué)者合作，近期在石墨烯類膜材料輸運特性研究方面取得突破性進展，有望解決燃料電池核心部件“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”的燃料滲透等難題，為這種高能量、低污染的新型能源設(shè)備帶來革命性進展。
　　燃料電池可將燃料的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔?，與普通電池相比，具有能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境污染少、無需耗費充能時間等諸多優(yōu)點。在降低對石油等傳統(tǒng)能源依賴、提高能源安全以及提供高可靠度供電等方面具有重要意義。但是，由于燃料電池中的核心部件“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”存在燃料滲透等未解技術(shù)難題，極大地限制了燃料電池的大規(guī)模應(yīng)用。
　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授吳恒安、研究員王奉超，與諾貝爾物理獎得主、英國曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆教授課題組及荷蘭內(nèi)梅亨大學(xué)學(xué)者合作，近期在石墨烯類膜材料輸運特性研究方面取得突破性進展，發(fā)現(xiàn)石墨烯以及氮化硼等具有單原子層厚度的二維納米材料可以作為良好的“質(zhì)子傳導(dǎo)膜”，其他物質(zhì)很難穿越，從而解決了燃料滲透的問題。此外，升高溫度或加入催化劑可顯著促進質(zhì)子穿越的過程。
　　“我們的課題組在該項工作中作出的核心貢獻是采用計算機模擬了二維納米材料的微觀孔隙結(jié)構(gòu)，解釋了質(zhì)子穿透的機理，并計算得到質(zhì)子通過石墨烯類膜材料所需要的最小能量，進一步對該過程給出定量化的描述?！眳呛惆舱f。
　　11月26日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了這一研究成果。美國麻省理工學(xué)院教授Karnik評論認為，質(zhì)子傳導(dǎo)膜是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心所在，本項研究取得的突破性進展，在理論上已經(jīng)達到美國能源部設(shè)定的2020年質(zhì)子交換膜輸運性能目標。
　　據(jù)介紹，燃料電池技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，從智能手機到航空航天、國防等領(lǐng)域都存在需求。此次發(fā)現(xiàn)有望為燃料電池和氫相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域帶來革命性進展，使燃料電池更加高效、安全、環(huán)保、輕薄，從而加快推廣應(yīng)用進程。