Протонные водородные батареи могут заменить литий-ионные аккумуляторы
Исследователи Мельбурнского королевского технологического института (RMIT) разработали новый концепт аккумулятора, использующего в своей основе энергетический потенциал водорода. Именно данный химический элемент, по мнению учёных, должен выступить в качестве замены лития как главного источника энергии в большинстве современных аккумуляторных устройствах.
Озвученная концепция устранит необходимость в производстве, восстановлении, а главное — хранении газообразного водорода, что на сегодня является самым серьёзным фактором, ограничивающим эффективность и распространение подобных систем. Представленное решение сочетает в себе лучшие наработки в области водородных топливных элементов в совокупности с традиционными принципами аккумулирования электрической энергии.
«Так как для процедуры зарядки батареи достаточно лишь притока воды для её дальнейшего расщепления и использования ядер атомов водорода — протонов, а в режиме разряда — воздух, то мы назвали наше изобретение «протонно-потоковая батарея». Кроме перспективных технических решений, заложенных в изобретение, наш аккумулятор имеет внушительный потенциал и в экономическом плане. Производство лития для современных батарей — это достаточно трудоёмкий процесс, а само сырьё — относительно дефицитное, если проводить аналогию с водородом», — пояснил в своём докладе руководитель исследования из RMIT профессор Джон Эндрюс (John Andrews).
Продемонстрированный концепт базируется на интеграции металлогидридного электрода в протонообменную мембрану топливного элемента — Proton Exchange Membrane (PEM). Во время зарядки протоны, полученные при расщеплении воды, непосредственно «связываются» с электронами и металлическими частицами на электроде топливного элемента, который интегрируется в PEМ. Вследствие этого образуется твердотельный водородный металлогидрид. Именно он и выступает в качестве «хранилища» электрической энергии. При использовании же электрического ресурса подобной протонной батареи описанные процессы идут в обратной последовательности.
Опубликованные в Международном журнале водородной энергетики исследования показали, что энергоэффективность протонно-потоковых батарей может достигать аналогичных показателей в сравнении с классическими литий-ионными аккумуляторами, однако первые способны хранить значительно больше энергии на единицу массы и объёма.
«Водород сочетает в себе громадный потенциал в качестве экологически чистого источника питания. Это выставляет его в выгодном свете и подталкивает современную науку к применению элемента в достаточно широком диапазоне областей", — резюмировал господин Эндрюс.
Проведённое австралийскими учёными исследование и продемонстрированная разработка может быть успешно внедрена во многие аспекты современное жизни: начиная от бытовых устройств и заканчивая транспортными средствами, а также промышленными системами хранения электроэнергии.
