Forscher der Universitäten Warwick und Manchester haben herausgefunden, dass Graphen durchlässiger für Protonen ist als bisher angenommen. Vor einem Jahrzehnt entdeckten Wissenschaftler der Universität Manchester, dass Protonen durch Graphen hindurchdringen können, was theoretischen Vorhersagen widersprach. Dies führte zu einer Debatte in der wissenschaftlichen Gemeinschaft, wobei einige vermuteten, dass Protonen durch winzige Löcher in der Struktur des Graphens eindringen. Eine kürzlich in Nature veröffentlichte Studie, an der beide Universitäten beteiligt waren, belegt nun, dass perfekte Graphen-Kristalle tatsächlich für Protonen durchlässig sind. Die Forscher verwendeten die Raster-Elektrochemie-Mikroskopie, um Protonenströme zu messen und ihre räumliche Verteilung durch Graphen-Membranen zu beobachten. Entgegen der Erwartungen zeigt die Studie, dass Protonen sich um nanoskopische Falten und Wellen in der Kristallstruktur beschleunigen. Diese Entdeckung könnte Auswirkungen auf die Wasserstoffwirtschaft haben und teure Katalysatoren und Membranen durch nachhaltige zweidimensionale Kristalle ersetzen. Die Autoren der Studie sind begeistert von den Möglichkeiten, die sich durch diese Entdeckung für neue wasserstoffbasierte Technologien und die Entwicklung von kostengünstigen Katalysatoren eröffnen.
In einer in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie haben Forscher der Universität Warwick und der Universität Manchester gezeigt, dass Graphen durchlässiger für Protonen ist als bisher angenommen. Diese Entdeckung stellt frühere theoretische Vorhersagen in Frage und hat wichtige Auswirkungen auf verschiedene Industrien.
Die vorherige Debatte
Vor zehn Jahren stellten Wissenschaftler an der Universität Manchester fest, dass Graphen den Durchtritt von Protonen ermöglicht, was den theoretischen Erwartungen widerspricht. Dies löste eine Debatte in der wissenschaftlichen Gemeinschaft über den Mechanismus aus, durch den Protonen die Graphenstruktur durchdringen.
Mögliche Mechanismen
Es wurden Vermutungen angestellt, dass Protonen durch winzige Löcher in der Graphen-Gitterstruktur gelangen können. Es gab jedoch keine schlüssigen Beweise, um diese Hypothese zu bestätigen.
Die aktuelle Studie
In ihrer aktuellen Studie wollten die Forscher die Durchlässigkeit von perfekten Graphen-Kristallen für Protonen untersuchen und Einblicke in die involved Mechanismen gewinnen.
Forschungstechnik: Raster-Elektrochemische Zellmikroskopie
Die Forscher setzten die Raster-Elektrochemische Zellmikroskopie ein, um Protonenströme zu messen und ihre räumliche Verteilung durch Graphenmembranen zu beobachten.
Überraschende Ergebnisse
Die Studie ergab, dass Protonen entgegen der Erwartungen tatsächlich beschleunigt werden, wenn sie mit nanoskaligen Falten und Wellen in der Graphen-Kristallstruktur interagieren. Diese Unregelmäßigkeiten in der Graphenstruktur erhöhen die Protonendurchlässigkeit.
Auswirkungen auf die Wasserstoffwirtschaft
Die Entdeckung der erhöhten Durchlässigkeit von Graphen für Protonen hat erhebliche Auswirkungen auf die Wasserstoffwirtschaft.
Ersetzung teurer Katalysatoren und Membranen
Die erhöhte Durchlässigkeit von Graphen könnte potenziell teure Katalysatoren und Membranen ersetzen, die in wasserstoffbezogenen Industrien verwendet werden. Dies würde zu nachhaltigeren und kostengünstigeren Technologien führen.
Entwicklung kostengünstiger Katalysatoren
Die Forscher sind begeistert von den Möglichkeiten, die sich durch diese Entdeckung für die Entwicklung kostengünstiger Katalysatoren in der Wasserstoffwirtschaft eröffnen. Diese Katalysatoren würden eine entscheidende Rolle bei der Förderung verschiedener wasserstoffbasierter Technologien spielen.
Schlussfolgerung
Die aktuelle Studie von Forschern der Universität Warwick und der Universität Manchester hat gezeigt, dass perfekte Graphen-Kristalle tatsächlich durchlässig für Protonen sind. Diese unerwartete Entdeckung stellt frühere theoretische Vorhersagen in Frage und hat aufregende Auswirkungen auf die Entwicklung nachhaltiger wasserstoffbasierter Technologien und kostengünstiger Katalysatoren.
