据报道，由日本金泽大学、东北大学等组成的联合研究小组宣布最新研究发现：经特殊设计的石墨烯有助于低价制氢。

众所周知，目前在氢能的发展中，成本过高是个不容回避的问题。在氢能制备上，如何寻找高效廉价的制备方法一直是业内关注的重点。

而此时发现的石墨烯低价制氢技术，能够有效降低成本，提高效率，有望成为行业未来的一种新选择。

据介绍，此次新技术由日本的金泽大学、东北大学、大阪大学和筑波大学组成的联合研发小组共同发现。

他们从数学角度设计了由单层碳原子构成的石墨烯边缘构造，并通过在石墨烯的边缘结构中化学掺杂氮和磷，利用全球最尖端的高分辨率电化学显微镜技术“纳米电化学单元显微镜”和DFT（密度泛函理论）等进行观察计算，结果形成了预期设计的几何变形。

化学掺杂石墨烯边缘结构的制作方法概略图（来自客观日本）

在此基础上，联合研发小组进一步研究发现，拥有化学掺杂边缘结构的石墨烯具有很高的氢生成能力，能够大幅增强氢生成反应，获得的制氢结果与使用高价贵金属铂相当接近。

这是全球首次证实非金属元素的化学掺杂与特殊设计的石墨烯边缘结构，有助于提高电极的反应性能。

针对这一发现，业内人士表示这一方法可以在一定程度上降低制氢成本，并且有可能以此为基础，开发出更加环保清洁的制氢技术。

石墨烯作为一种新型材料一直被寄予厚望。近年来，石墨烯与氢能的关系也越来越深入。

去年，英国曼彻斯特大学诺奖团队发现可以将石墨烯应用于燃料电池质子交换膜，这一颠覆性成果使得石墨烯在燃料电池尤其是氢能领域崭露头角。

而早在2017年，中国科技技术大学也曾设计出了首个太阳能制氢储氢一体化的材料体系，石墨烯在其中便起到了关键作用。

据介绍，中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室罗毅、江俊研究小组利用石墨烯的特性设计了一种“三明治”结构，其中碳氮材料成为了两层官能团修饰的石墨烯的“夹心”。

石墨烯三明治捕获太阳能分解水生产氢气的四个步骤

这种结构可以同时吸收紫外光和可见光从而产生正负电荷，正负电荷迅速分离跑到外层石墨烯和碳氮夹心层中。

当水分子遇见外层的正电荷，便产生质子。受碳氮材料上负电荷的影响，这些质子穿透石墨烯材料，与内部电子反应产生氢气。

这一设计利用了石墨烯材料能够隔绝所有气体和液体，却可以穿过质子的特性，在促进氢气产生的同时还抑制了氢与氧重新变为水的逆反应发生，既可以实现高储氢率，有保证了操作的安全可靠。

近年来，随着氢能产业的火热，全球越来越多国家对于氢能的制备展示出了着高度的热情。

新技术的出现推动了氢能产业的不断发展，也将促进氢能商业化的加快实现。

北极星储能网