据外媒报道，澳大利亚莫纳什大学（Monash University）的科学家研发出一种超薄膜，使氢燃料电池能够在250°C（482°F）的高温下运行。这种薄膜无需水即可工作，从而消除了燃料电池应用的一大瓶颈，并推动这一清洁能源系统的快速、大规模部署。

图片来源：莫纳什大学

随着各国纷纷寻求化石燃料以外的能源，燃料电池成为理想之选。燃料电池以氢气为动力，在使用过程中不会向环境排放任何碳，唯一的副产品就是水和热。

与太阳能和风能不同，燃料电池可以按需部署，并为从数据中心到太空任务、从乘用车到飞机等各种应用提供动力。燃料电池轻便易携，但其性能上的限制阻碍了其普及。

燃料电池中的质子膜承担着传输质子的最重要功能。但是这些膜需要依赖水才能完成质子传输。由于水在高温下会蒸发，所以燃料电池难以在高温下运行，这也限制了其应用。

为解决这一难题，莫纳什大学的研究人员开发出无需水即可进行质子传输的原子级薄纳米片。相比之前制备出的纳米片，研究人员在新研发的纳米片中使用了纳米限域磷酸，以解决层间质子传输效率低下的问题。

这些由石墨烯和氮化硼制成的膜在氢燃料电池中实现了极高的功率输出。

莫纳什大学化学与生物工程系教授Huanting Wang表示：“通过将质子传导纳米片与纳米限域磷酸相结合，我们制备出一种无需水即可维持快速质子传输的膜。这使得燃料电池能够在比目前更高的温度下高效运行。”

在实验室测试中，研究人员证实这种膜在高达482华氏度（250摄氏度）的温度下仍能实现超快质子传输。这有望在不久的将来推动燃料电池在交通运输、重工业以及更清洁能源系统中的应用。

参与该研究的莫纳什大学博士后研究员Kaiqiang He表示：“这些纳米片提供了直接的质子传输路径，而受限的磷酸则实现了质子的快速跃迁。这些机制共同作用，使得该膜在干燥高温条件下既具有高导电性又具有稳定性。”

当使用浓甲醇作为燃料时，该膜同样表现出色。这表明即使在严苛的条件下，它仍然具有优异的性能。研究人员相信，该研究解决了膜设计领域长期存在的难题，将有助于高温电化学系统的发展。

这种膜的应用范围不仅限于燃料电池，它还可用于分解水、还原二氧化碳和合成氨。纳米片以及纳米限域质子载体也为未来质子传导材料的研发开辟了新机遇。

相关研究成果发表于期刊《Science Advances》。