納米金剛石可能很小，但它們可以幫助解決當(dāng)今人類面臨的最大問題之一：氣候變化。
氫是一種清潔燃燒的燃料，消耗后只留下水。許多國家將氫視為實現(xiàn)零碳未來的一種方式，但轉(zhuǎn)向氫經(jīng)濟(jì)需要其生產(chǎn)比現(xiàn)在便宜得多。
在本月發(fā)表在《自然能源》雜志上的一項研究中，由京都大學(xué)綜合細(xì)胞材料科學(xué)研究所 (iCeMS) 領(lǐng)導(dǎo)的研究人員描述了納米金剛石增強復(fù)合膜如何從潮濕的混合物中純化氫氣，從而大大提高制氫過程的效率和成本-有效的。
“有幾種可擴展的方法來生產(chǎn)氫氣，但氫氣通常是潮濕的混合物，它們的純化是一個挑戰(zhàn)，”領(lǐng)導(dǎo) iCeMS 團(tuán)隊的 Easan Sivaniah 教授說。“膜技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的分離過程。但我們需要合適的膜材料才能使其發(fā)揮作用，”Sivaniah 補充道。
氧化石墨烯 (GO) 是石墨的水溶性衍生物，可以組裝形成可用于氫氣純化的膜。氫氣很容易通過這些過濾器，而較大的分子會被卡住。
氫氣通常在非常潮濕的條件下與 CO2或 O2分離。GO 表帶負(fù)電荷，這導(dǎo)致它們相互排斥。當(dāng)暴露在潮濕環(huán)境中時，帶負(fù)電的薄片相互排斥甚至更多，使水分子積聚在 GO 薄片之間的空間中，最終溶解膜。
共同監(jiān)督這項研究的 Behnam Ghalei 博士解釋說，在 GO 片中添加納米金剛石可以解決濕度引起的崩解問題。“帶正電的納米金剛石可以抵消膜的負(fù)斥力，使 GO 片更緊湊和防水。”
該團(tuán)隊還包括來自和國外的其他研究小組。同步輻射研究所 (SPring-8 / JASRI) 的研究人員進(jìn)行了先進(jìn)的 X 射線研究。量子生命科學(xué)研究所 (QST) 幫助開發(fā)了材料。上?？萍即髮W(xué)(中國)和中央大學(xué)()參與了最先進(jìn)的材料表征。
“在我們與 QST 的 Ryuji Igarashi 博士的合作中，我們能夠獲得具有明確定義的尺寸和功能的納米金剛石，沒有這些，研究就不可能進(jìn)行，”Sivaniah 說。“重要的是，五十嵐的集團(tuán)擁有一項專利技術(shù)，可以在未來以合理的成本擴大納米金剛石的生產(chǎn)規(guī)模。”
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