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澳研發比鋰電能量密度更大的質子流電池系統

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年10月09日  

目前市面上已經有不少在馳騁的氫燃料動力鋰電池車,但是澳大利亞墨爾本皇家理工大學的研究人員們,卻又提出了一個“質子流電池”的概念。假如該技術能夠普及,就可以壯大以氫為基礎的電力能源系統的覆蓋范圍,并讓它成為鋰離子電池的潛在替代品。當然,與要生產、儲存和回收氫氣的常規氫電能系統不同,質子流器件的工作方式,更像是一個傳統意義上的電池。


JohnAndrews副教授及其“質子流電池系統”初步驗證概念原型


傳統系統要電解水并分離出氫氣和氧氣,然后將之分別存儲于燃料動力鋰電池的兩端。在要出現電能的時候,氫氣和氧氣會被送到用于化學反應的電解槽。


不過,質子流電池的操作卻有所不同——因為它在可逆質子交換膜(PEM)燃料動力鋰電池上集成了一個金屬氫化物存儲電極。


這款原型裝置的大小為65x65x9毫米


據該項目首席研究員、皇家墨爾本理工大學(RMIT)航天學院機械與制造工程系副教授JohnAndrews表示:“創新的關鍵在于一個集成了存儲電極的可逆燃料動力鋰電池。我們已經完全去掉了從質子到氣體的整個過程,并且讓氫氣直接走入固態存儲器”。


該轉換系統將電能儲存于氫元素上,然后“再生”電力


充電的過程,不包含將水分解成氫氣和氧氣、并將氫氣儲存起來的過程。在這個概念系統中,電池要分解水出現質子(氫離子),然后在燃料動力鋰電池的一個電極上,將電子和金屬顆粒結合起來。


最終,能量通過固態金屬氫化物的形式被存儲了起來。而在反向的流程中,它又可以出現電(和水),并讓質子與空氣中的氧氣結合起來(生成水)。


集成了固態質子存儲電極的“可逆燃料動力鋰電池”(X代表與氫元素綁定的固態金屬原子)


Andrew教授表示,“由于在充電模式時只有水流過——放電模式時只有空氣流過——我們便將新系統稱作質子流電池。與鋰離子相比,質子電池要更加經濟得多——因為鋰要從相對稀缺的礦物、鹽水或粘土等資源中開采出來”。


研究人員表示,原則上,質子流電池的能源效率可以媲美鋰離子電池,但是能量密度卻要大得多。Andrew教授表示,“最初的實驗結果令人振奮,但在投入商用之前,還有大量的研究和開發工作要進行”。


該團隊已經打造出了大小僅65x65x9毫米(2.5x2.5x0.3英寸)的初級概念驗證原型,并在《國際氫能》雜志(InternationalJournalofHydrogenEnergy)上發表了論文。



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