氫能的火爆引發(fā)著行業(yè)一波又一波熱潮。

近日，低價(jià)制氫新方法的出現(xiàn)，再度引起了行業(yè)的密切關(guān)注。

據(jù)報(bào)道，由日本金澤大學(xué)、東北大學(xué)等組成的聯(lián)合研究小組宣布最新研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的石墨烯有助于低價(jià)制氫。

眾所周知，目前在氫能的發(fā)展中，成本過高是個(gè)不容回避的問題。在氫能制備上，如何尋找高效鋰離子電池廉價(jià)的制備方法一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)。

而此時(shí)發(fā)現(xiàn)鉅大鋰電的石墨烯低價(jià)制氫技術(shù)，能夠有效降低成本，提高效率，有望成為行業(yè)未來的一種新選擇。

據(jù)介紹，此次新技術(shù)由日本的金澤大學(xué)、東北大學(xué)、大阪大學(xué)和筑波大學(xué)組成的聯(lián)合研發(fā)小組共同發(fā)現(xiàn)。

他們從數(shù)學(xué)角度設(shè)計(jì)了由單層碳原子構(gòu)成的石墨烯邊緣構(gòu)造，并通過在石墨烯的邊緣結(jié)構(gòu)中化學(xué)摻雜氮和磷，利用全球最尖端的高分辨率電化學(xué)顯微鏡技術(shù)納米電化學(xué)單元顯微鏡和DFT（密度泛函理論）等進(jìn)行觀察計(jì)算，結(jié)果形成了預(yù)期設(shè)計(jì)的幾何變形。

化學(xué)摻雜石墨烯邊緣結(jié)構(gòu)的制作方法概略圖（來自客觀日本）

在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合研發(fā)小組進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，擁有化學(xué)摻雜邊緣結(jié)構(gòu)的石墨烯具有很高的氫生成能力，能夠大幅增強(qiáng)氫生成反應(yīng)，獲得的制氫結(jié)果與使用高價(jià)貴金屬鉑相當(dāng)接近。

這是全球首次證實(shí)非金屬元素的化學(xué)摻雜與特殊設(shè)計(jì)的石墨烯邊緣結(jié)構(gòu)，有助于提高電極的反應(yīng)性能。

針對這一發(fā)現(xiàn)，業(yè)內(nèi)人士表示這一方法可以在一定程度上降低制氫成本，并且有可能以此為基礎(chǔ)，開發(fā)出更加環(huán)保清潔的制氫技術(shù)。

石墨烯作為一種新型材料一直被寄予厚望。近年來，石墨烯與氫能的關(guān)系也越來越深入。

去年，英國曼徹斯特大學(xué)諾獎團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)可以將石墨烯應(yīng)用于燃料電池質(zhì)子交換膜，這一顛覆性成果使得石墨烯在燃料電池尤其是氫能領(lǐng)域嶄露頭角。

而早在2017年，我國科技技術(shù)大學(xué)也曾設(shè)計(jì)出了首個(gè)太陽能制氫儲氫一體化的材料體系，石墨烯在其中便起到了關(guān)鍵作用。

據(jù)介紹，我國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實(shí)驗(yàn)室羅毅、江俊研究小組利用石墨烯的特性設(shè)計(jì)了一種三明治結(jié)構(gòu)，其中碳氮材料成為了兩層官能團(tuán)修飾的石墨烯的夾心。

石墨烯三明治捕獲太陽能分解水生產(chǎn)氫氣的四個(gè)步驟

這種結(jié)構(gòu)可以同時(shí)吸收紫外光和可見光從而產(chǎn)生正負(fù)電荷，正負(fù)電荷迅速分離跑到鋰離子電池外層石墨烯和碳氮夾心層中。

當(dāng)水分子遇見外層的正電荷，便產(chǎn)生質(zhì)子。受碳氮材料上負(fù)電荷的影響，這些質(zhì)子穿透石墨烯材料，與內(nèi)部電子反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。

這一設(shè)計(jì)利用了石墨烯材料能夠隔絕所有氣體和液體，卻可以穿過質(zhì)子的特性，在促進(jìn)氫氣產(chǎn)生的同時(shí)還抑制了氫與氧重新變?yōu)樗哪娣磻?yīng)鋰離子電池廠家發(fā)生，既可以實(shí)現(xiàn)高儲氫率，有保證了操作的安全可靠。

近年來，隨著氫能產(chǎn)業(yè)的火熱，全球越來越多國家關(guān)于氫能的制備展示出了著高度的熱情。

新技術(shù)的出現(xiàn)推動了氫能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，也將促進(jìn)氫能商業(yè)化的加快實(shí)現(xiàn)。