Pierwszymi badaniami, o jakich warto wspomnieć jest analiza przeprowadzona przez naukowców z Rice University. Stworzyli oni aerożel z nanowstążek grafenowych połączonych z borem i azotem. Powstała substancja potrafi efektywnie przeprowadzić reakcję redukcji tlenu, która zachodzi m.in. w ogniwach paliwowych. Tym samym może ona potencjalnie stanowić właściwe zastępstwo dla drogich katalizatorów platynowych.

Warto też zwrócić uwagę, na tzw. ogniwa biologiczne. Naukowcy z Japonii zbadali wpływ tlenku grafenu (GO) na ogniwa na bazie bakterii roślinnych i glebowych (odpowiednio Plant Microbial Fuel Cells oraz Soil Microbial Fuel Cells). Okazało się, że dodatek tlenku grafenu, który jest w ogniwach utleniany, znacząco zwiększa ilość prądu, jaka jest wytwarzana przez ogniwo, co otwiera ciekawe perspektywy dla zastosowań takich ogniw biologicznych.

Katalizatory to jednak nie jedyne zastosowanie grafenu w ogniwach paliwowych. Naukowcy z Manchesteru pod przewodnictwem Andrieja Gejma, zbadali wpływ niedoskonałości w grafenie na przepływ protonów przez jego warstwę. Warstwa grafenu była uważana za nieprzepuszczalną dla protonów. Wystarczyło jednak wprowadzić niewielkie ubytki w powierzchni grafenu, żeby przez powstałe w ten sposób „sito” mogły już przepływać pojedyncze protony. Naukowcy z Manchesteru uważają, że taka membrana mogłaby zastąpić dotychczas stosowane w ogniwach membrany polimerowe, które służą do oddzielenia poszczególnych części ogniwa w tak zwanych PEMFC (ang. Proton Exchange Membrane Fuel Cell, ogniwo paliwowe z membraną do wymiany protonów). To własnie te ogniwa są najbardziej obiecującymi kandydatami do wprowadzenia w samochodach.

Podobnym zagadnieniem zajmują się również naukowcy z Northwestern University w USA i innych amerykańskich ośrodków badawczych, którzy analizują przepływ protonów przez membranę grafenową w środowisku wodnym. Co więcej, pokazali oni, że taki proces jest odwracalny – protony przechodzą przez membranę w obie strony. Badacze uważają, że ich odkrycie może przyczynić się do powstania elektrycznych samochodów, których ładowanie będzie trwało tyle, co napełnienie tradycyjnego zbiornika np. benzyną.

Podsumowując: jak widać z przytoczonych przykładów, badania wciąż idą naprzód. Ciężko określić czas, jaki jest potrzebny, aby efekty analiz wyszły z laboratorium i stały się rzeczywistością. Można mieć jednak nadzieję, że prędzej czy później każdy będzie mógł mieć samochód napędzany ogniwami paliwowymi i nie jest wykluczone, że będzie to właśnie zasługa grafenu. Do tego czasu nie pozostaje nic innego, jak śledzić doniesienia ze świata nauki i kibicować naukowcom, którzy domysły i marzenia zmieniają w rzeczywistość.

Artykuł dotyczy rozstrzygnięcia zdarzenia Katalizatory w ogniwach paliwowych II (4). Zachęcamy do dyskutowania artykułu i rozstrzygnięcia w komentarzach na stronie zdarzenia.

Bibliografia:
3D Graphene Aerogel Catalyst Shows Promise for Fuel Cells (ang.)
Enhancement of Electricity Production by Graphene Oxide in Soil Microbial Fuel Cells and Plant Microbial Fuel Cells (ang.)
Graphene Shakes Things up for Fuel Cells (ang.)
IMPERFECT GRAPHENE OPENS DOOR TO BETTER FUEL CELLS (ang.)
Aqueous proton transfer across single-layer graphene (ang.)