Сообщается о прогрессе в создании протонных батарей с зеленым водородом

Jun 15, 2023

Новые протонные батареи смогут питать крошечные синие вентиляторы сегодня, а завтра — электромобили, если все пойдет по плану.

К

Опубликовано

У поклонников зеленого водорода есть еще один повод для радости: новые протонные батареи, которые накапливают электричество в электродах из гидрогенизированного углерода. Исследовательская группа из австралийского университета RMIT в течение последних пяти лет совершенствовала свою технологию протонных батарей в сотрудничестве с ведущим мировым поставщиком автомобилей. У них есть еще один прорыв, о котором можно сообщить, и могут появиться новые аккумуляторы для электромобилей.

Исследование RMIT привлекло внимание Всемирного экономического форума еще в 2018 году, который был в восторге от возможности протонных батарей обогнать литий-ионную технологию.

«Протонную батарею RMIT можно подключить к зарядному порту, как и любую другую перезаряжаемую батарею. То, что происходит дальше, удивительно просто: электричество от источника питания расщепляет молекулы воды, генерируя протоны, которые связываются с углеродом в электроде батареи», — с энтузиазмом заметил ВЭФ.

Расщепление воды могло показаться удивительным пять лет назад, когда глобальный рынок зеленого водорода был всего лишь блеском в чьих-то глазах, но с тех пор все изменилось.

Зеленый водород производится из воды посредством электролиза, при котором для «расщепления» воды используется электричество из возобновляемых ресурсов. Стоимость ветровой и солнечной энергии с 2018 года снизилась, как и стоимость систем электролиза, что объясняет, почему зеленый водород стал уделять больше внимания инвесторам с 2018 года.

Связь между водородными и протонными батареями довольно проста. Атом водорода состоит из одного положительно заряженного протона и одного отрицательно заряженного электрона. Если атому водорода каким-то образом удастся потерять свой электрон, он останется блуждать по Вселенной как протон.

По описанию RMIT, хранение водорода в электроде из гидрогенизированного углерода позволяет экономить энергию по сравнению с производством зеленого газообразного водорода. Альтернативой могло бы стать хранение водорода под высоким давлением для использования в водородных топливных элементах.

Грубо говоря, системы электролиза являются противоположностью топливных элементов, поэтому неудивительно, что протонные батареи разряжаются через топливные элементы, но без энергозатратного этапа хранения, который характерен для водородных топливных элементов.

Как пояснил ведущий исследователь группы RMIT профессор Джон Эндрюс, во время цикла разряда протонные батареи высвобождают свои протоны из угольного электрода. Они проходят через мембрану, чтобы встретить кислород из окружающего воздуха. В результате реакции производятся вода и электроэнергия.

«Наша протонная батарея имеет гораздо меньшие потери, чем обычные водородные системы, что делает ее напрямую сопоставимой с литий-ионными батареями с точки зрения энергоэффективности», — добавляет Эндрюс (более подробную информацию о протонных батареях от CleanTechnica см. здесь).

Команда RMIT сотрудничает в своем проекте по исследованию протонных батарей с ведущим итальянским поставщиком автозапчастей Eldor Group с 2018 года, и сотрудничество было продлено еще на два года.

Eldor более известна своей работой в традиционной автомобильной промышленности, но она активно идет по пути электрификации и декарбонизации, а также уделяет особое внимание повышению эффективности автомобилей с ДВС.

Если Eldor делает ставку на протонные батареи для питания электромобилей будущего, ей, возможно, придется долго ждать. На данный момент сотрудничество с RMIT позволило создать протонную батарею, которая может «питать несколько небольших вентиляторов и лампу в течение нескольких минут».

Это звучит не так уж и много, но отдача может быть огромной с точки зрения более низких затрат на аккумуляторы для электромобилей и устойчивого использования природных ресурсов по сравнению с обычными литий-ионными аккумуляторами для электромобилей. Ведь углерод есть практически везде, а литий нет.

В обновленной информации о проекте от 27 июля RMIT отметила, что емкость их нового прототипа составляет 2,2 мас.% водорода (мас.% относится к измерению запаса водорода в материале). Это почти в три раза превышало мощность их первоначального прототипа пять лет назад.