澳大利亚莫纳什大学开发超薄纳米膜，氢燃料电池实现250°C无水运行

维度网讯，澳大利亚莫纳什大学的科研团队成功研发出一种超薄纳米膜，使氢燃料电池能够在250°C（482°F）的高温下稳定运行。这种膜在无水条件下仍可正常工作，从而消除了燃料电池推广中的一项关键障碍，有望加速该清洁能源系统的大规模部署。

随着各国寻求化石燃料的替代方案，氢燃料电池因其零碳排放（仅产生水和热）而备受关注。与太阳能、风能不同，燃料电池可按需发电，适用于数据中心、太空任务、乘用车、飞机等多种场景。然而，传统燃料电池依赖水来传输质子，而水在高温下会蒸发，导致电池难以在高温环境中高效运行。

莫纳什大学团队利用石墨烯和氮化硼材料，开发出原子级厚度的纳米片，并在其中引入纳米限域磷酸，从而无需水即可实现质子快速传输。这种设计解决了此前纳米片层间质子传输效率低的问题。

“通过将质子传导纳米片与纳米限域磷酸结合，我们创造出一种不依赖水即可保持快速质子传输的膜，”莫纳什大学化学与生物工程系教授王焕庭表示，“这使得燃料电池能在远高于当前可行温度的条件下高效运行。”在实验室测试中，该膜在250°C下实现了超快质子传输。此外，即使使用浓缩甲醇作为燃料，该膜仍表现优异，显示出在恶劣条件下的可靠性。

参与研究的莫纳什大学博士后研究员何凯强指出：“纳米片提供了直接的质子传输路径，而限域磷酸则实现快速质子跳跃。这两种机制共同保证了高温干燥条件下的高电导率和稳定性。”研究人员相信，这一成果解决了膜设计领域长期存在的瓶颈，有助于高温电化学系统的发展。除燃料电池外，该膜还可用于水分解、二氧化碳还原、氨合成等领域。

相关研究成果已于近期发表在《科学进展》期刊上。

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