【希望之声2023年9月4日】（本台记者启术综合编译） 近日，英国华威大学和的曼彻斯特大学的科学家们联合发表了一项具有突破性的研究结果。他们通过使用超高空间分辨率测量、成功利用石墨烯晶体持续产生氢气。
这项研究成果近期发表在《自然》杂志上。科学家们最终证明，完美的石墨烯晶体确实允许质子传输。这项研究是由来自华威大学的帕特里克•昂温教授牵头、与来自曼彻斯特大学的马塞洛•洛萨达-伊达尔戈博士和安德烈•海姆教授共同完成的。
据研究，石墨烯是排列成二维蜂窝晶格的单层碳原子。它以其卓越的强度、导电性和薄度而闻名，使其成为科学技术领域最有前途和用途广泛的材料之一。
科学家现已证明石墨烯对质子具有天然渗透性，可以自然地允许质子传输。通过使用扫描电化学电池显微镜技术，科学家们观察到，质子不仅穿过石墨烯晶体，而且还在其纳米级皱纹周围加速。
据悉，曼彻斯特大学的科学家10年前就已证明，石墨烯可以渗透质子（氢原子核）。这一发现出乎意料，并且与理论预测相矛盾，因为理论预测表明，质子需要数十亿年才能穿过石墨烯的致密晶体结构。由于这种差异，有一种理论表明，质子可能会渗透通过石墨烯结构中的小孔或针孔，而不是晶格本身。而在本次研究中，科学家们更惊讶地发现，质子在石墨烯晶体中存在的纳米级皱纹和波纹周围强烈加速。
为了得出结论，科学家们采用了扫描电化学细胞显微镜（SECCM）。这项技术使他们能够测量纳米尺寸区域中的微小质子电流、并通过石墨烯膜可视化质子电流的空间分布。按现有理论预测，如果质子的运动被限制在石墨烯的孔内，电流就会被隔离到特定的点。然而，科学家们没有观察到这样的集中电流，这打破了石墨烯结构中孔的理论。
对于“质子电流在晶体纳米尺寸的皱纹周围加速”这一出乎意料的发现，科学家们指出，这是因为皱纹有效地“拉伸”石墨烯晶格，从而为质子渗透原始晶格提供了更大的空间。
洛萨达-伊达尔戈博士说：“利用石墨烯之类二维晶体中波纹和皱纹的催化活性是加速离子传输和化学反应的一种全新方法。这将为氢相关技术开发出低成本的环保催化剂。”
这一发现颠覆了之前的理论。在未来，人们能通过用可持续的二维晶体取代昂贵且对环境有害的催化剂和膜。这可以在推进绿色氢生产方面发挥关键作用，减少碳排放，并帮助向净零碳环境转变。因此科学家们表示，这项发现具有推动氢经济发展的巨大潜力，未来可能而彻底改变氢经济。
责任编辑：张莉莉
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