近日，我院詹东平教授课题组在石墨烯电化学储氢动力学研究方面取得重要进展，相关研究成果以“Electrochemical Storage of Atomic Hydrogen on Single Layer Graphene”为题发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. DOI:10.1021/jacs.1c05253)。
高密度储存、安全运输和可逆释放是氢能应用的关键科学问题，而原子态储氢是解决该问题的重要攻关方向。詹东平课题组在论证了石墨烯电化学储氢的“电催化还原-溢流-表面扩散-化学吸附”的表面电化学过程和7.7 wt %的储氢容量之后，进一步定量获取了石墨烯电化学储氢的动力学参数。该课题组将一根直径为25 μm的铂丝（Pt）压在有限面积的单层石墨烯（SLG）上，构筑了边界清晰的Pt/SLG界面，使氢溢流和表面扩散过程符合半无限扩散条件，从而测定了吸附氢原子在石墨烯表面的扩散系数（∼10-5 cm2 s-1）和吉布斯扩散自由能（∼21.34 kJ mol-1，i.e., ~0.22 eV），并通过同位素取代拉曼光谱实验证明了室温条件下吸附氢原子能够稳定地储存在SLG上。吸附氢原子在SLG表面的快速扩散动力学性质，预示了快速储氢和释氢的可行性，为氢能的高效储存和使用提供了理论基础。
Pt/SLG电极上吸附氢原子“溢流-表面扩散-化学吸附”的表面电化学
该工作实验部分主要由我院2015级博士生何权烽完成，航空航天学院韩联欢助理教授和我院兼职教授、中法NanoBioCatEchem联合实验室Christian Amatore教授为本文的共同通讯作者。研究工作得到国家基金重大科研仪器研制项目“纳米尺度电化学：仪器、原理和方法”（21827802）、创新群体项目“电化学研究方法”（22021001）和“高等学科创新引智计划资助”（BP0820012、B17027）的支持和资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c05253
