Физики из USA показали, что локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена могут привести к эффективному переносу протонов после него. Это может встречать применение в конструкции топливных батарей будущего. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними дозволительно узнавать на сайте Северо-Западного университета в Иллинойсе.Физики из USA показали, что локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена могут привести к эффективному переносу протонов чрез него. Это может встречать применение в конструкции топливных батарей будущего. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними дозволительно узнавать 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 чрез него происходит только при наличии в графене наноразмерных отверстий или же его допировании (введении специальных примесей). Оказалось, что возмещение в некоторых местах такой решетки атомов углерода другими структурами (например, углеводородами или же гидроксильными радикалами) образует дефекты, которые приводят к эффективному переносу протонов после разряд графена.
Моделирование транспорта протонов чрез разряд графена с различными дефектами
Физики связывают это с классическим механизмом Гротгуса, известным из физической химии. согласие нему, транспорт протона (положительного иона самого легкого атома водорода) в веществе растворителя (воды или же углеводорода) происходит поэтапно от одной молекулы растворителя к новый благодаря наличию среди ними водородной связи.’
Снимки графена с дефектами
В веществе водородные связи выступают в качестве основы межмолекулярных взаимодействий и образования полимеров. В частности, то есть водородные связи молекулы воды и конструкция Гротгуса обеспечивают этой бесхитростный жидкости ее физические свойства (теплоемкость, вязкость и поверхностное натяжение).
Свои выводы ученые подтвердили снимками экспериментального слоя графена с деформациями, полученными с поддержкой сканирующего электронного микроскопа, а да 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 пользоваться их в будущих аккумуляторах.
В топливных элементах, преобразующих химическую энергию поступающих в батарею соединений в электрическую, используются специальные протоннообменные мембраны. Такие полимерные или же 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.
Добавить комментарий