Первая в мире перезаряжаемая протонная батарея не нуждается в литии

Ученые создали первую в мире перезаряжаемую протонную батарею, что является важным шагом на пути к более дешевому и экологически безопасному хранению энергии.

Несмотря на то, что батарея является всего лишь небольшим прототипом, она может быть конкурентоспособной с имеющимися на текущий момент литиево-ионными батареями.

Перезаряжаемая батарея, созданная исследователями университета RMIT в Мельбурне, использует вместо лития углерод и воду.

Ведущий исследователь профессор Джон Эндрюс (John Andrews) сказал, что по мере того, как мир будет двигаться к возобновляемым источникам энергии, возникнет значительная потребность в технологиях хранения, основанных на дешевых и доступных материалах.

Рабочий прототип протонной батареи использует углеродный электрод в качестве хранилища водорода, в сочетании с реверсивным топливным элементом для производства электроэнергии.

«Литиево-ионные аккумуляторы великолепны, но они полагаются на крайне дефицитные и дорогие ресурсы», - сказал он. «Гидроэнергия - также хорошая технология, но подходящие места весьма ограничены, и её стоимость может быть очень высокой.

«Преимущество нашей разработки состоит в том, что мы собираемся хранить протоны в материале на основе углерода, который на сегодняшний день доступен в изобилии, и мы получаем протоны из воды, получить которую также проблем нет».

Рабочий прототип протонной батареи сочетает в себе лучшие аспекты водородных топливных элементов и электрической энергии на основе батареи.

Последняя версия объединяет углеродный электрод для твердотельного хранения водорода с реверсивным топливным элементом для обеспечения интегрированного перезаряжаемого устройства.

Успешное использование электрода из активированного углерода в протонной батарее является значительным шагом вперед, как считает Международный журнал водородной энергии (International Journal of Hydrogen Energy).

Во время зарядки углерод в электроде связывается с протонами, генерируемыми расщеплением воды с помощью электронов от источника питания. Протоны снова высвобождаются и проходит через реверсивный топливный элемент, чтобы образовать воду с кислородом из воздуха для производства энергии. В отличие от ископаемых видов топлива, углерод не сгорает и не создает выбросы в этом процессе.

Эксперименты исследователей показали, что их небольшая протонная батарея с активной внутренней площадью поверхности всего в 5,5 квадратных сантиметров, уже могла хранить столько энергии на единицу массы, как и коммерчески доступные литиево-ионные батареи. Это было до того, как была проведена работа по оптимизации разработанной батареи.

«Теперь наша работа будет сосредоточена на дальнейшем повышении производительности и плотности энергии за счет использования атомарно тонких слоев материалов на основе углерода, таких как графен, чтобы протонная батарея смогла оставить своих конкурентов далеко позади», - сказал Эндрюс ,

Исследования RMIT над протонной батареей были частично профинансированы организацией Австралийские военно-прикладные исследования и эксперименты и Управлением военно-морских исследований США.

Эндрюс сказал, что сама батарея может стать коммерчески доступна в течение пяти - десяти лет.

«Когда она выйдет на рынок, то станет конкурентом Tesla Powerwall, и в конце концов мы надеемся, что мы сможем собрать приложение в масштабе огромной батареи Tesla в Южной Австралии и даже больше».