Графену с дефектами нашли применение в топливных элементах
Среда, 18 марта, 2015 ()
Графену с дефектами нашли применение в топливных элементах 
Физики из США показали, что локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена могут привести к эффективному переносу протонов через него. Это может найти применение в конструкции топливных батарей будущего. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а кратко с ними можно ознакомиться 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 через него происходит только при наличии в графене наноразмерных отверстий или его допировании (введении специальных примесей). Оказалось, что замена в некоторых местах такой решетки атомов углерода другими структурами (например, углеводородами или гидроксильными радикалами) образует дефекты, которые приводят к эффективному переносу протонов через слой графена. Физики связывают это с классическим механизмом Гротгуса, известным из физической химии. Согласно нему, транспорт протона (положительного иона самого легкого атома водорода) в веществе растворителя (воды или углеводорода) происходит поэтапно от одной молекулы растворителя к другой благодаря наличию между ними водородной связи. 
Снимки графена с дефектами
$(‘#1426694412840136’).html(decodeURIComponent(‘%d0%98%d0%b7%d0%be%d0%b1%d1%80%d0%b0%d0%b6%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5%3a%20%3c%61%20%68%72%65%66%3d%22%68%74%74%70%3a%2f%2f%77%77%77%2e%6e%6f%72%74%68%77%65%73%74%65%72%6e%2e%65%64%75%2f%6e%65%77%73%63%65%6e%74%65%72%2f%73%74%6f%72%69%65%73%2f%32%30%31%35%2f%30%33%2f%69%6d%70%65%72%66%65%63%74%2d%67%72%61%70%68%65%6e%65%2d%6f%70%65%6e%73%2d%64%6f%6f%72%2d%74%6f%2d%62%65%74%74%65%72%2d%66%75%65%6c%2d%63%65%6c%6c%73%2e%68%74%6d%6c%22%20%74%61%72%67%65%74%3d%22%5f%62%6c%61%6e%6b%22%3e%6e%61%74%75%72%65%2e%63%6f%6d%3c%2f%61%3e’));
В веществе водородные связи выступают в качестве основы межмолекулярных взаимодействий и образования полимеров. В частности, именно водородные связи молекулы воды и механизм Гротгуса обеспечивают этой простой жидкости ее физические свойства (теплоемкость, вязкость и поверхностное натяжение). Материалы по теме 16:34 12 сентября 2014
Новая физика, новые материалы Нобелевские лауреаты создали прообраз графенового транзистора
Свои выводы ученые подтвердили снимками экспериментального слоя графена с деформациями, полученными с помощью сканирующего электронного микроскопа, а также 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 использовать их в будущих аккумуляторах. В топливных элементах, преобразующих химическую энергию поступающих в батарею соединений в электрическую, используются специальные протоннообменные мембраны. Такие, как правило, полимерные или керамические мембраны, разделяют электроды и служат для транспорта протонов в элементах. Ученые отмечают, что в будущем в таких батареях мембраны могут изготавливаться из графена.
Post Views: 10
Главная