Současné palivové články vyrábějící elektrický proud oxidací methanolu nebo kyseliny mravenčí narážejí na vážný problém. Technologie (komerčně dostupné membrány Nafion i další) využívá k výrobě energie přenos protonů (vodíkových kationtů) přes speciální membránu. Problém je, že ta je do určité míry propustná i pro molekuly paliva (methanol a kyselina mravenčí jsou také celkem malé molekuly), což snižuje energetickou účinnost a může vést až k deaktivaci elektrod.
Vědci z japonské University of Tsukuba a dalších institucí nyní přišli s grafenovou membránou, která by měla propouštět opravdu pouze protony. Grafenový list obsahuje otvory o velikosti 5–10 nm. Tyto díry jsou chemicky modifikovány pomocí sulfonových sloučenin/skupin (-SO3H, -SO3Na, tj. derivátů kyseliny sírové). Ty pak fungují jako mechanická překážka (má jít opravdu o mechanickou zábranu, nikoliv chemické, elektrochemické apod. odpuzování) blokující přes membránu průchod jiných molekul než protonů.
Dosavadní přístupy k potlačení migrace molekul paliva zahrnovaly zvětšení tloušťky membrány nebo sendvičování dvourozměrných materiálů, což ale zase snižovalo protonovou vodivost článku a tedy i jeho výkon.
„Tato studie přispívá k vývoji pokročilých palivových článků jako nové alternativy pro palivové články vodíkového typu,“ uzavírá tisková zpráva University of Tsukuba.
Samuel Jeong et al, Suppression of Methanol and Formate Crossover through Sulfanilic‐Functionalized Holey Graphene as Proton Exchange Membranes, Advanced Science (2023). DOI: 10.1002/advs.202304082
Zdroj: University of Tsukuba / Phys.org