Las monocapas de grafeno y hBN son altamente permeables a los protones térmicos en condiciones ambientales. Entonces, los átomos de hidrógeno despojados de sus electrones podrían pasar directamente a través de los materiales de un átomo de espesor.
Esta capacidad de estos materiales para permitir que los protones pasen a través de ellos fue una sorpresa para los investigadores. El descubrimiento está en contradicción con lo que se pensaba que era la impermeabilidad absoluta de estos dos materiales. Se había considerado tan impermeable el grafeno que se estimó que tomaría la vida del universo (unos 14 mil millones de años) para que un átomo de hidrógeno lo atraviese.
Sin embargo, con esta nueva comprensión, los investigadores de Manchester afirman que una membrana basada en grafeno podría usarse para las membranas conductoras de protones (también conocidas como membranas de intercambio de protones), que son críticas para el funcionamiento de las celdas de combustible al conducir protones a través de ellas impermeable a los gases. Es este diseño particular de celdas de combustible, llamado celda de combustible de membrana de intercambio de polímeros (PEMFC), lo que el Departamento de Energía de EE. UU. Ha elegido como el candidato más probable para su uso en automóviles.
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Hasta ahora, las membranas conductoras de protones de estas celdas de combustible habían sido hechas de polímeros que sufrían de cruces de combustible, lo que limitaba su eficiencia y durabilidad. La investigación de Manchester sugiere que el grafeno y el hBN podrían usarse para crear una membrana más delgada que sería más eficiente al tiempo que reduce el cruce de combustible y el envenenamiento celular.
Esta aplicación sería significativa, pero simplemente está reemplazando un material con un material 2D para hacer esencialmente lo mismo que se está haciendo ahora. Lo que puede ser la implicación verdaderamente notable de esta investigación es que la membrana de grafeno podría usarse para extraer hidrógeno del aire húmedo. Los investigadores creen que la membrana podría usarse en la producción de hidrógeno extrayendo hidrógeno del aire húmedo para crear una especie de generador de hidrógeno móvil.
