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皇家墨爾本理工大學（RMIT）的工程師們表示，他們已經(jīng)將廉價、可充電、可回收的質(zhì)子流電池的能量密度提高了三倍，現(xiàn)在可以挑戰(zhàn)市售鋰離子電池245Wh/kg的比能量密度。
早在2014年，這個團隊的設想就曾向外界展示——當時公布了基于氫的質(zhì)子流電池的首個概念驗證。從本質(zhì)上講，這是一種利用氫儲存能量的不同方式。質(zhì)子電池的工作原理有點像可逆燃料電池，在充電時接受水，分離出帶正電的氫離子并釋放氧氣。
此時，大多數(shù)氫氣系統(tǒng)會讓這些離子結合成氫氣，然后消耗能量將其壓縮、超冷液化或進一步加工成氨。質(zhì)子電池則將氫質(zhì)子直接儲存在浸泡在稀酸中的多孔固體活性炭電極的孔中。電池放電時只需加入氧氣，能量就會隨著水的產(chǎn)生而釋放出來。
在他們最新的研究中，RMIT的研究人員研究了質(zhì)子電池如何工作的基本原理，并提出了一些改進的想法。根據(jù)這篇論文，這些想法包括在電極制備之前對活性炭粉末進行真空干燥，以去除材料中的水分，在操作期間將整個電池輕度加熱到70°C，并用更薄的GDL纖維片替換氧側氣體擴散層（GDL）。
他們說，這樣做的好處是巨大的，單位重量的質(zhì)子電池儲存的能量幾乎是上一版本質(zhì)子電池的三倍，“比以前文獻報道的使用酸性電解質(zhì)的最高電化學儲氫量高出一倍多。密度為882焦耳/克，大致相當于245Wh/kg，與目前市場上的優(yōu)質(zhì)商用鋰電池相當”。
那么一旦質(zhì)子電池商業(yè)化，它會有什么優(yōu)勢呢？與高壓氣體、持續(xù)沸騰的低溫液體或腐蝕性極強的氨相比，質(zhì)子電池是一種非常安全穩(wěn)定的氫氣運輸方式。它的壽命很長，充電也很快。
不僅如此，它的成本相對較低，因為不需要鋰或任何其他稀有金屬，而且可以使用豐富的材料和廉價的制造工藝來制造。而且，它還將是100%可回收的。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《電源雜志》上。
首席研究員、皇家墨爾本理工大學教授John Andrews在一次新聞發(fā)布會上說：“我們的電池單位質(zhì)量的能量已經(jīng)可以與商用鋰離子電池相媲美，同時也更安全，對地球也更好，因為可以減少從地下開采資源。”
“我們的電池還可以快速充電，”他繼續(xù)說道，“我們的質(zhì)子電池使用的主要資源是碳，碳儲量豐富，在所有國家都可以獲得，與鋰、鈷和釩等其他類型的可充電電池所需的資源相比，碳價格便宜。質(zhì)子電池也沒有報廢的環(huán)境問題，因為所有的組件和材料都可以再生、再利用或回收。”
盡管如此，該團隊仍在努力實現(xiàn)質(zhì)子電池的商業(yè)化。Andrews說：“我們期待與ldor Corporation（全球主要汽車制造公司的合作伙伴）合作，在墨爾本和意大利進一步開發(fā)這項技術，生產(chǎn)出存儲容量能夠滿足一系列家用和商用需求的原型電池。這項合作的目的是將系統(tǒng)從瓦級擴大到千瓦級，并最終擴大到兆瓦級。”
