近几年，石墨烯中的质子传输备受关注，其可用于燃料电池、传感器和其他电化学装置，也可用于开发可再生能源，尤其是绿色氢气。

石墨烯原子般纤薄的结构使其无法穿透包括质子在内的各种元素。然而，石墨烯的边缘、缺陷和功能化可以为质子扩散打开通道。温度、湿度和功能基团是影响质子在石墨烯中流动的一些变量。

利用光加速质子传输

现在，曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的科学家们找到了一种利用光加速质子在石墨烯中传输的方法。这项创新可以为生产绿色氢气开辟新途径。

科学家们发现，光对石墨烯的刺激会激发电子。质子就能与这些受激电子相互作用，从而加快质子通过材料的速度。

这一突破可能为制造太阳能分水设备和更有效的氢燃料电池铺平道路，而这些都是生产绿色氢气的基本要素。

首席研究员马塞洛-洛萨达-伊达尔（Marcelo Lozada-Hidalgo）博士说："在分子尺度上理解电解质-电解质界面中电子和离子传输特性之间的联系，可以制定新的战略，加速包括氢气生成和利用在内的许多可再生能源技术的核心过程。

研究小组观察了石墨烯在光照下的电学和质子传输特性，发现光诱导的电子激发加速了质子传输。

被称为 "保利阻滞"的质子传输现象的发现是这种关系的决定性因素。从本质上讲，当石墨烯中电子的能量增加到石墨烯无法再吸收光的程度时，就会发生 "阻滞"。

前所未见的过程

石墨烯这种奇特的电学特性以前从未在质子传输过程中受到关注，如果操作得当，可以为绿色制氢带来更高效、更可靠的途径。我们惊讶的是，质子传导设备的光反应可以用保利阻滞机制来解释，而这种机制迄今为止只在电子测量中出现过。这为我们深入了解质子、电子和光子如何在原子薄界面中相互作用提供了依据。

尽管石墨烯有可能增强绿色制氢的许多特性，但要在现实世界中得到应用，还需要在这一领域开展更多研究。要将石墨烯基材料付诸实践，必须解决其长期稳定性、可扩展性和成本效益等问题。

尽管如此，如今的石墨烯研究领域仍是材料科学、电化学和可再生能源研究的汇聚点，它可能带来更可持续、更有效的制氢技术。