Ученые Московского государственного университета смогли повысить эффективность водородных топливных элементов. Для этого они создали мембрану, которая лучше, чем аналоги, пропускает водород и задерживает воду.
Вода — побочный продукт работы водородного топливного элемента. Она образуется, когда ионы водорода соединяются с кислородом из наружного воздуха. Если воды много, мембрана может набухать и пропускать воду в часть устройства, куда подается водород. Из-за этого топливный элемент работает хуже.
Для создания мембраны в качестве подложки взяли тонкую пленку из оксида алюминия. На нее нанесли золото, чтобы сделать ее электропроводной, а затем покрыли оксидом графена. Дальше к этому слоеному пирогу подсоединили электроды, окунули его в электролит и подали напряжение.
Под действием электрического тока оксид графена стал более «строгим»: он приобрел атомную решетку из шестиугольников, на которых «сидят» молекулы кислорода, словно послушные ученики за партами. Количество молекул кислорода подобрали так, чтобы они свободно пропускали водород, а воду, наоборот, задерживали. За счет этого графеновая мембрана стала гидрофобной. По словам разработчиков, такая мембрана лучше задерживает воду и служит дольше, чем аналоги.
Пока мембрана существует только в виде проекта. Следующий шаг — прототип, в процессе создания которого ученые планируют оптимизировать структуру материала, чтобы он еще лучше задерживал воду.