中国科学技术大学吴恒安教授、王奉超特任副研究员，与诺贝尔物理奖得主、英国曼彻斯特大学安德烈˙海姆教授课题组及荷兰内梅亨大学研究人员合作，在石墨烯类膜材料输运特性研究方面取得突破性进展，有望解决燃料电池核心部件“质子传导膜”的燃料渗透等难题，为这种高能量、低污染的新型能源设备带来革命性进展。11月26日，国际顶尖学术期刊《自然》在线发表这一研究成果。
燃料电池可将燃料的化学能直接变为电能，与普通电池相比，具有能量转化效率高、环境污染少、无需耗费充能时间等诸多优点。但是，由于燃料电池中的核心部件“质子传导膜”存在燃料渗透等未解技术难题，极大地限制了燃料电池的大规模应用。
研究小组发现，石墨烯以及氮化硼等具有单原子层厚度的二维纳米材料可以作为良好的“质子传导膜”，其他物质很难穿越，从而解决了燃料渗透的问题。此外，升高温度或加入催化剂可显著促进质子穿越的过程。
“我们的课题组在该项工作中做出的核心贡献是采用计算机模拟了二维纳米材料的微观孔隙结构，解释了质子穿透的机理，并计算得到了质子通过石墨烯类膜材料所需要的最小能量，进一步对该过程给出了定量化的描述。”吴恒安说。
据介绍，此次发现有望为燃料电池和氢相关技术领域带来革命性进展，使燃料电池更加高效、安全、环保、轻薄，从而加快推广应用进程。
