筑波大學科學家發現，使用一層原子厚的石墨烯可以提高鎳或銅在產生氫氣時催化活性，這將使零排放汽車的燃料更加經濟。

日本筑波－由筑波大學應用物理研究所領導的一個研究小組展示了一種用石墨烯覆蓋來生產耐酸催化劑的方法。研究表明，使用較少的層將在氫進化反應期間實現更大的質子穿透力，這對于在生產氫氣作為燃料時最大限度地提高效率起著至關重要的作用。這項工作使完全可再生能源車輛將不再導致氣候變化。



然而，由于缺乏高效分水所需的廉價催化劑，氫氣的生產已經放緩。在這個過程中，氫原子核，稱為質子，需要結合形成氫氣。鎳和鎳基合金被視為有前景的廉價鉑替代品，但這些金屬暴露在反應的酸性條件下很容易腐蝕。一種解決方案是使用石墨烯，由一個碳原子排列在蜂窩晶格中，以保護催化劑。然而，反應的機制仍然缺乏了解。

目前，由筑波大學領導的一項國際研究合作表明，使用三層至五層石墨烯可以有效地防止腐蝕，同時仍然允許部分質子通過蜂窩結構的缺陷在催化劑中結合。此外，研究發現，隨著石墨烯層的加入，催化劑催化效率呈線性下降。

該項研究的高級作者胡凱龍博士表示：“這個結果讓我們得出結論，質子必須穿透石墨烯層，才能在金屬表面做出反應。另一種解釋是，電子從金屬中向上移動，以便質子在石墨烯的外表面發生反應，這不是實驗的主要反應過程。今后的工作將側重于優化石墨烯層的數量，以平衡耐腐蝕性和催化活性。＂

伊藤正彥教授解釋道：“氫燃料特別環保，因為它產生的溫室氣體為零，而且能量密度仍然高于汽油，因此，我們很快就能在不留下碳足跡的情況下踩上加速器。

該作品發表在《自然通訊》上，內容為“電化學氫演化反應中質子滲透所控制石墨烯覆蓋的非貴金屬的催化活性”。