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

JohnAndrews副教授及其“質(zhì)子流電池系統(tǒng)”初步驗(yàn)證概念原型

傳統(tǒng)系統(tǒng)要電解水并分離出氫氣和氧氣，然后將之分別存儲(chǔ)于燃料動(dòng)力鋰電池的兩端。在要出現(xiàn)電能的時(shí)候，氫氣和氧氣會(huì)被送到用于化學(xué)反應(yīng)的電解槽。

不過(guò)，質(zhì)子流電池的操作卻有所不同——因?yàn)樗诳赡尜|(zhì)子交換膜(PEM)燃料動(dòng)力鋰電池上集成了一個(gè)金屬氫化物存儲(chǔ)電極。

這款原型裝置的大小為65x65x9毫米

據(jù)該項(xiàng)目首席研究員、皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT)航天學(xué)院機(jī)械與制造工程系副教授JohnAndrews表示：“創(chuàng)新的關(guān)鍵在于一個(gè)集成了存儲(chǔ)電極的可逆燃料動(dòng)力鋰電池。我們已經(jīng)完全去掉了從質(zhì)子到氣體的整個(gè)過(guò)程，并且讓氫氣直接走入固態(tài)存儲(chǔ)器”。

該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將電能儲(chǔ)存于氫元素上，然后“再生”電力

充電的過(guò)程，不包含將水分解成氫氣和氧氣、并將氫氣儲(chǔ)存起來(lái)的過(guò)程。在這個(gè)概念系統(tǒng)中，電池要分解水出現(xiàn)質(zhì)子(氫離子)，然后在燃料動(dòng)力鋰電池的一個(gè)電極上，將電子和金屬顆粒結(jié)合起來(lái)。

最終，能量通過(guò)固態(tài)金屬氫化物的形式被存儲(chǔ)了起來(lái)。而在反向的流程中，它又可以出現(xiàn)電(和水)，并讓質(zhì)子與空氣中的氧氣結(jié)合起來(lái)(生成水)。

集成了固態(tài)質(zhì)子存儲(chǔ)電極的“可逆燃料動(dòng)力鋰電池”(X代表與氫元素綁定的固態(tài)金屬原子)

Andrew教授表示，“由于在充電模式時(shí)只有水流過(guò)——放電模式時(shí)只有空氣流過(guò)——我們便將新系統(tǒng)稱作質(zhì)子流電池。與鋰離子相比，質(zhì)子電池要更加經(jīng)濟(jì)得多——因?yàn)殇囈獜南鄬?duì)稀缺的礦物、鹽水或粘土等資源中開(kāi)采出來(lái)”。

研究人員表示，原則上，質(zhì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果令人振奮，但在投入商用之前，還有大量的研究和開(kāi)發(fā)工作要進(jìn)行”。

該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)打造出了大小僅65x65x9毫米(2.5x2.5x0.3英寸)的初級(jí)概念驗(yàn)證原型，并在《國(guó)際氫能》雜志(InternationalJournalofHydrogenEnergy)上發(fā)表了論文。