可与锂电相媲美！全新质子电池能量密度提高了3倍还更便宜可回收

科创板日报 2023-07-28 18:45

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质子流电池的主要优势在于廉价、可充电、可回收；最新设计将能量密度提高了三倍；这一能量密度可与市售锂电相媲美。

编辑 | 黄君芝

皇家墨尔本理工大学（RMIT）的工程师们表示，他们已经将廉价、可充电、可回收的质子流电池的能量密度提高了三倍，现在可以挑战市售锂离子电池245Wh/kg的比能量密度。

早在2014年，这个团队的设想就曾向外界展示——当时公布了基于氢的质子流电池的首个概念验证。从本质上讲，这是一种利用氢储存能量的不同方式。质子电池的工作原理有点像可逆燃料电池，在充电时接受水，分离出带正电的氢离子并释放氧气。

此时，大多数氢气系统会让这些离子结合成氢气，然后消耗能量将其压缩、超冷液化或进一步加工成氨。质子电池则将氢质子直接储存在浸泡在稀酸中的多孔固体活性炭电极的孔中。电池放电时只需加入氧气，能量就会随着水的产生而释放出来。

在他们最新的研究中，RMIT的研究人员研究了质子电池如何工作的基本原理，并提出了一些改进的想法。根据这篇论文，这些想法包括在电极制备之前对活性炭粉末进行真空干燥，以去除材料中的水分，在操作期间将整个电池轻度加热到70°C，并用更薄的GDL纤维片替换氧侧气体扩散层（GDL）。

他们说，这样做的好处是巨大的，单位重量的质子电池储存的能量几乎是上一版本质子电池的三倍，“比以前文献报道的使用酸性电解质的最高电化学储氢量高出一倍多。密度为882焦耳/克，大致相当于245Wh/kg，与目前市场上的优质商用锂电池相当”。

那么一旦质子电池商业化，它会有什么优势呢？与高压气体、持续沸腾的低温液体或腐蚀性极强的氨相比，质子电池是一种非常安全稳定的氢气运输方式。它的寿命很长，充电也很快。

不仅如此，它的成本相对较低，因为不需要锂或任何其他稀有金属，而且可以使用丰富的材料和廉价的制造工艺来制造。而且，它还将是100%可回收的。最新研究成果已于近期发表在了《电源杂志》上。

首席研究员、皇家墨尔本理工大学教授John Andrews在一次新闻发布会上说：“我们的电池单位质量的能量已经可以与商用锂离子电池相媲美，同时也更安全，对地球也更好，因为可以减少从地下开采资源。”

“我们的电池还可以快速充电，”他继续说道，“我们的质子电池使用的主要资源是碳，碳储量丰富，在所有国家都可以获得，与锂、钴和钒等其他类型的可充电电池所需的资源相比，碳价格便宜。质子电池也没有报废的环境问题，因为所有的组件和材料都可以再生、再利用或回收。”

尽管如此，该团队仍在努力实现质子电池的商业化。Andrews说：“我们期待与ldor Corporation（全球主要汽车制造公司的合作伙伴）合作，在墨尔本和意大利进一步开发这项技术，生产出存储容量能够满足一系列家用和商用需求的原型电池。这项合作的目的是将系统从瓦级扩大到千瓦级，并最终扩大到兆瓦级。”

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