目前市面上已經(jīng)有不少在馳騁的氫燃料動力鋰電池車，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“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，然后將之分別存儲于燃料動力鋰電池的兩端。在要出現(xiàn)電能的時候，氫氣和氧氣會被送到用于化學(xué)反應(yīng)的電解槽。

不過，質(zhì)子流電池的操作卻有所不同——因為它在可逆質(zhì)子交換膜(PEM)燃料動力鋰電池上集成了一個金屬氫化物存儲電極。

這款原型裝置的大小為65x65x9毫米

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

該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將電能儲存于氫元素上，然后“再生”電力

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

最終，能量通過固態(tài)金屬氫化物的形式被存儲了起來。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(生成水)。

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

Andrew教授表示，“由于在充電模式時只有水流過——放電模式時只有空氣流過——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)濟得多——因為鋰要從相對稀缺的礦物、鹽水或粘土等資源中開采出來”。

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，“最初的實驗結(jié)果令人振奮，但在投入商用之前，還有大量的研究和開發(fā)工作要進(jìn)行”。

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