告别镁锂钾钠镍钴锰,澳洲科学家发明可充电质子电池


发布时间: 2018-3-19 21:11:12 被阅览数: 174 次
 

皇家墨尔本理工学院(RMIT University)的研究人员们,已经打造了全球首款可充电的“质子”电池。其特点是用廉价的碳和水、取代了昂贵且资源稀缺的锂材料。Engadget 解释到,这颗电池本质上是氢燃料电池和化学电池的“混合物”。当充电的时候,水会被分离产生质子,然后穿越电池薄膜与碳电极结合。最为关键的是,这一过程是在不产生的氢气的情况下完成的。

 

 

当需要释放储存的能量的时候,氢原子会释放脱落、重新恢复为一个电子的形式 —— 电子可以提供能量,而(氢)质子会与氧(和另一个电极)结合生成水。


事实上,不产生氢气,才是这项技术突破的最引人注目的地方!传统燃料电池必须产生氢气、然后把它分解成质子,但这个过程会降低整体的效率。新技术让质子电池不会产生氢气,所以效率也更高。

 


质子电池结合了氢燃料电池的优势,是一种相当环保的电池,且不需要金属即可制造。而最新的技术甚至令此过程可逆,亦即可充电。在质子电池的充电过程中,电极中的碳与生成的质子结合通过在电源的帮助下分解水。质子再次释放并通过可逆燃料返回,与空气中的氧形成水来发电。且与化石燃料不同,碳在该过程中不会燃烧或造成排放。

而技术的关键在于,充电过程中,由可逆燃料电池中的水分解产生的质子通过质子交换膜传导,并借助于施加的电压提供的电子直接与存储材料结合,而不形成氢气。其能量效率之所以能与锂离子电池相媲美,就是因为避免了氢气逸出和分裂成质子造成的损失。

 

 

首席研究员 John Andrews 教授指出,原有的氢燃料电池不仅很难回充,且仍然需要使用单价高昂的稀有金属,然其研发的质子电池技术迈出了朝向未来环保能源关键的一步。他强调,质子电池主要是由碳构成,与储氢合金和锂等金属相比,是更为丰富且便宜的原料,可缓解现今能源储存技术对稀有金属的需求。

 

不仅如此其性能也相当的好,据实验结果显示,5.5 平方公分活性内表面积即可储存与一般市售锂离子电池相当的能量,而且这还是未被优化的原型。项目首席研究员 John Andrews 教授表示,未来的工作将集中在通过如石墨烯等原子级薄层碳基材料进一步提高电池性能及能量密度,到那时,它可以成为 Powerwall 那样的家用储能系统的基础,甚至作为太阳能 / 风能的后备。并挑战锂离子电池的市场地位。这项技术有望在 5~10 年内走向商用。


研究结果已发布在国际氢能杂志上,而研究室目前建立的原型是仅有 1.2V 的小电池,最新版本将提供集成的可充电单元。此研究有部分是得到了澳洲国防科学技术组和美国海军研究全球办公室的资助。


【编者按】研究新技术意义重大。同时各种所谓新材料、新技术不断问世,到底哪个才能崛起?哪个能批量生产?哪个能实现商业化替代?这些并不是技术本身单一决定的。

 

国外原文:

https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2018/mar/all-power-to-the-proton

https://www.digitaltrends.com/cool-tech/proton-battery-prototype/

 

 

视频介绍:http://v.ifeng.com/video_12633888.shtml

     


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