纳米金刚石是高效氢气提纯的关键 还可以帮助实现零碳的未来

纳米金刚石可能很小，但它们可以帮助解决当今人类面临的最大问题之一。气候变化。氢气是一种清洁燃烧的燃料，在燃烧后只留下水。许多国家将氢气视为实现零碳未来的途径，但转向氢气经济需要其生产比现在更实惠。

这张图片提供了一个抽象的氧化石墨烯片（黑色层）的视觉表现，其中嵌入了纳米钻石（明亮的白色点）。纳米钻石产生了长距离的静电力（模糊的白色圆圈），即使在潮湿的条件下也能稳定片材，为氢气的净化创造了一种有希望的膜材料。

在最近发表在《自然-能源》上的一项研究中，由京都大学综合细胞-材料科学研究所（iCeMS）领导的研究人员描述了纳米金刚石强化复合膜如何从其潮湿的混合物中净化氢气，使氢气生成过程的效率和成本效益大大增加。

领导iCeMS团队的Easan Sivaniah教授说：”有几种可扩展的方法来生产氢气，但氢气通常以潮湿混合物的形式出现，其净化是一个挑战。膜技术可以实现节能和经济的分离过程。但我们需要有合适的膜材料来使其发挥作用。”

一种石墨的水溶性衍生物氧化石墨烯（GO）可以组装成一种可用于氢气净化的膜，氢气很容易通过这些过滤器，而较大的分子会被卡住。

在非常潮湿的条件下，氢气通常与二氧化碳或氧气分离。GO片是带负电的，这导致它们相互排斥。当暴露在潮湿的环境中时，带负电荷的片材会更加相互排斥，使水分子积聚在GO片材之间的空间，最终使膜溶解。

共同监督这项研究的Behnam Ghalei博士解释说，在GO片上添加纳米二维码可以解决湿度引起的解体问题。”带正电的纳米金刚石可以抵消膜的负排斥力，使GO片更加紧凑和耐水”。

该团队还包括来自日本和国外的其他研究小组。日本同步辐射研究所（SPring-8 / JASRI）的研究人员进行了先进的X光研究。量子生命科学研究所（QST）帮助进行材料开发。上海科技大学（中国）和中央大学（台湾地区）参与了最先进的材料特性分析。

Sivaniah说：”在我们与QST的Ryuji Igarashi博士的合作中，能够获得具有明确尺寸和功能的纳米金刚石，如果没有它，这项研究是不可能的。”重要的是，科研小组拥有一项专利技术，可以在未来以合理的成本扩大纳米二聚体的生产规模”。

纳米金刚石潜在用途还不止氢气生产。膜技术也可以通过有效地去除湿度来彻底改变工业生产的游戏规则，湿度控制在其他一些领域也至关重要，包括制药、半导体和锂离子电池生产。空调是最低效的冷却方式之一，因为用于驱动空调的大量电力被用于去除湿度，产生更多的二氧化碳排放，并造成全球变暖的恶性循环。

日本政府已经建立了一个200亿美元的绿色创新基金，以支持主要行业参与者和为市场带来新技术的创业企业之间的联合合作。