Андрей Гейм со своей командой физиков нашёл новый революционный способ получения водорода из воздуха при помощи графена — об этом сообщает журнал Nature (новость от ноября 2014 г.). Оказалось, что при определённых условиях графен пропускает положительно заряженные ионы водорода (т.е. протоны), и задерживает практически всё остальное. Фактически, графен можно использовать в качестве мембраны для фильтрации атомов водорода. Скомбинировав эту технологию с водородными топливными ячейками, можно получить экологичный источник энергии, что будет являться прорывом, сравнимым с расщеплением ядра.

Марсело Лозада-Идальго, коллега Гейма по исследованию, рассказал в комментариях к их работе: “Мы крайне обрадованы результатом исследования, поскольку оно открывает новые возможности в применениях графена в областях «зелёной» энергетики и технологий, основанных на применении водорода”.

Андрей Гейм и Константин Новосёлов, оба выпускники МФТИ, были удостоены Нобелевской премии в 2010 году за открытие графена – двумерной кристаллической формы углерода, где атомы расположены в один слой, которая в несколько раз прочнее стали. Из-за его хорошей токопроводимости, а также способности задерживать любые газы и жидкости, его потенциально можно использовать для создания защищающего от коррозии покрытия или непроницаемой упаковки. Зная эти свойства графена, физики решили проверить, как он взаимодействует с атомами водорода. Оказалось, что при повышенных температурах и присутствии платины в качестве катализатора, графен довольно свободно пропускает положительно заряженные ионы водорода.

Материал с такими свойствами можно будет использовать в будущих топливных ячейках. Существующие ячейки используют кислород и водород, извлекая электрическую энергию из их взаимодействия. Электроны создают ток, а протоны уходят через мембраны. Современные мембраны (например из нафиона — это полимер на базе тефлона, пропускающий ионы и стойкий к химическим воздействиям) не на 100% справляются с задачей. Во-первых, они имеют толщину в несколько микрометров и поток протонов через них не такой мощный, как хотелось бы. Во-вторых, они не полностью защищают от утечек водорода. Прочный и одновременно тонкий материал, который пропускает только протоны, решил бы две проблемы сразу. Такой же материал может, в потенциале, добывать водород из воды или воздуха без особых затрат. Как говорит Гейм,

«это предположения – но во времена до нашей работы это было бы научной фантастикой».