科学家首次研发出二氧化碳矿化发电技术
2014年12月11日 来源：中国科学报
科技日报讯 十年前，人们首次分离出了世界最薄、最强的材料石墨烯，对它进行了上百种用途的实验，包括电池、夜视镜、医学扫描设备、光探测器甚至避孕套。直到今天，这种材料仍不断带给我们惊喜。在最近出版的《自然》和《科学》杂志上，英国和美国科学家分别发表新论文，一篇指出石墨烯虽然不透水，却能让质子通过，因此有可能用在燃料电池里作超薄滤膜；另一篇称石墨烯承受子弹冲击的性能胜过钢铁和防弹衣材料。
据自然网站近日报道，因发明石墨烯实验获得2010年诺贝尔物理学奖的英国曼彻斯特大学材料科学家安德烈·盖姆说，质子通过石墨烯的能力显示，石墨烯可以作为把氢气从空气中分离的滤网，有助于从燃料电池的氢里获取电量。他们的论文发表在《自然》杂志上。石墨烯可以作质子过滤膜。
燃料电池能把氢气分解为质子和电子，从而把存储在氢中的化学能转化为电力：电子沿外部电线形成电流，质子则通过电池内部的膜流动。目前电池中的膜，如商用纳菲薄膜（Nafion）约10微米厚，仍不能完全防止氢泄露，也让质子无法顺畅流动，减损了电力。如有一种超强超薄滤膜，就能一下解决这两个问题。盖姆说，这正是石墨烯的优势。
但有燃料电池专家指出，这项研究还在理论论证阶段，能否立即应用还要小心谨慎。此外还要考虑怎样生产出足够纯净、大片的石墨烯层，成本和寿命等因素。
盖姆小组用石墨烯膜从水中过滤了纯净氢气。盖姆说，这种技术还可能从空气中分离氢气，“这还属于推测，不过在发表论文之前，它还在科幻阶段。”去年，研究人员证明了一种堆叠的石墨烯氧化膜能产生微小通道，从二氧化碳或氮气中过滤氢气。
《科学》杂志上的论文称，石墨烯有望用作防弹衣材料。通过用金刚石探针检测它的单层抵抗力，人们已知石墨烯属于世界上最强的材料。最近，美国科学家首次用一种硅石球来射击石墨烯，检验它承受冲击的能量。他们发现，石墨烯层能在破碎之前迅速分散冲击力，中断通过材料的外展波。论文合著者、美国莱斯大学的埃德温·托马斯说，这种效应的上限是声音在材料中传播的速度，在坚硬轻质的石墨烯中，声速为22千米/秒，而在空气中是332米/秒。以石墨烯层为基础的复合材料及其他轻质高强材料有望成为一种“很有前景的盔甲系统”。
英国国家石墨烯研究所商业主管詹姆斯·贝克指出，在所有实验中，工业合作者最关心的是制造：石墨烯层或含石墨烯的复合材料能否大规模制造，并使产品有过硬的质量和可靠的标准。（常丽君）
