Очередное применение графену нашли физики Университета Манчестера. С помощью этого материала учёным удалось наладить фильтрацию водорода из атмосферы. Для этого требуется умеренно высокая температура и небольшое напряжение.
Графен и ранее изучался как потенциально эффективный материал для фильтрации, при условии, что в нём получится создать отверстия, через которые проходили бы молекулы определённого размера. При этом собственно графеновый лист в естественных условиях является практически идеальным изолятором для газов и жидкостей. Даже атомарный водород, обладающий минимальными размерами среди атомов и молекул, не может проникнуть сквозь электронную оболочку графена.
Группа учёных во главе с Андреем Геймом — который вместе с Константином Новосёловым открыл графен в 2004 году — обнаружила, что при довольно мягких условиях графен проницаем для протонов, то есть ионов водорода. При нагревании всего лишь до 250 °C удельное сопротивление графенового монослоя падает до 0,001 Ом·см²1. Поскольку в атмосфере всегда присутствуют свободные протоны, добывать водород из воздуха можно практически бесплатно.
По словам Гейма, подобным образом можно получать до 1% всего содержащегося в атмосфере водорода. Всё, что для этого требуется, — нагреть воздух и приложить относительно небольшое напряжение.
Другое применение графеновой мембране найдётся в топливных элементах. Принцип их работы заключается в преобразовании химической реакции окисления водорода напрямую в электрический ток. При этом значение удельного сопротивления мембран, используемых в современных топливных элементах, составляет примерно 0,1 Ом·см²1. Полученное в эксперименте британских физиков удельное сопротивление для графеновой мембраны на два порядка превосходит этот показатель. Однако в настоящий момент показана только принципиальная возможность использования графеновых монослоёв для фильтрации водорода, и до практического применения технологии предстоит пройти долгий путь.
В своей работе учёные также отмечают, что проводимость графена для протонов может быть улучшена при внедрении в материал металлических наночастиц, которые будут выполнять каталитические функции.
