تطور أستراليا نظام بطارية تدفق البروتون بكثافة طاقة أكبر من بطاريات الليثيوم
هناك بالفعل العديد من مركبات بطاريات الليثيوم التي تعمل بوقود الهيدروجين في السوق ، لكن باحثين من معهد ملبورن الملكي للتكنولوجيا في أستراليا طرحوا مفهوم “بطارية تدفق البروتون”. إذا كان من الممكن تعميم التكنولوجيا ، فيمكنها توسيع تغطية أنظمة الطاقة القائمة على الهيدروجين وجعلها بديلاً محتملاً لبطاريات الليثيوم أيون. تكلفة بطارية تخزين الطاقة ، بالطبع ، على عكس أنظمة طاقة الهيدروجين التقليدية التي تنتج وتخزن و استعادة الهيدروجين ، يعمل جهاز تدفق البروتون مثل البطارية بالمعنى التقليدي.

البروفيسور المساعد JohnAndrews وإثباته الأولي لـ “نظام بطارية تدفق البروتون” للنموذج الأولي للمفهوم

يحلل النظام التقليدي الماء ويفصل بين الهيدروجين والأكسجين ، ثم يخزنه على طرفي بطارية ليثيوم تعمل بالوقود. عندما توشك الكهرباء على الظهور ، يتم إرسال الهيدروجين والأكسجين إلى المحلل الكهربائي للتفاعلات الكيميائية.

ومع ذلك ، فإن تشغيل بطارية تدفق البروتون مختلفة – لأنها تدمج قطب تخزين هيدريد معدني على بطارية ليثيوم تعمل بالوقود من غشاء تبادل البروتون (PEM).

حجم هذا النموذج الأولي للجهاز 65x65x9 ملم

وفقًا لجون أندروز ، الباحث الرئيسي في المشروع والأستاذ المساعد في قسم الهندسة الميكانيكية والتصنيع في كلية هندسة الطيران في معهد ملبورن الملكي للتكنولوجيا (RMIT) ، “يكمن مفتاح الابتكار في الليثيوم القابل للانعكاس الذي يعمل بالوقود بطارية مع أقطاب تخزين متكاملة. لقد تخلصنا تمامًا من البروتون وتحويله إلى غاز. العملية برمتها ، وترك الهيدروجين يذهب مباشرة إلى تخزين الحالة الصلبة. “

يخزن نظام التحويل الطاقة الكهربائية على الهيدروجين ثم “يجدد” الكهرباء

لا تشمل عملية الشحن عملية تحلل الماء إلى هيدروجين وأكسجين وتخزين الهيدروجين. في هذا النظام المفاهيمي ، تقسم البطارية الماء لإنتاج البروتونات (أيونات الهيدروجين) ، ثم تجمع الإلكترونات والجزيئات المعدنية على قطب كهربائي لبطارية ليثيوم تعمل بالوقود.

تصميم نظام تخزين طاقة البطارية

في النهاية ، يتم تخزين الطاقة في شكل هيدرات معدنية صلبة. في العملية العكسية ، يمكن أن تنتج الكهرباء (والمياه) وتجمع البروتونات مع الأكسجين في الهواء (لإنتاج الماء).

“بطارية ليثيوم قابلة للانعكاس تعمل بالوقود” مدمجة مع أقطاب تخزين البروتون الصلب (تشير X إلى ذرات المعدن الصلب المرتبطة بالهيدروجين)

قال البروفيسور أندرو: “لأن الماء فقط يتدفق في وضع الشحن – فقط الهواء يتدفق في وضع التفريغ – فإننا نطلق على النظام الجديد بطارية تدفق البروتون. بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم أيون ، تعد بطاريات البروتون أكثر اقتصادا – لأن الليثيوم يحتاج إلى التعدين من موارد مثل المعادن النادرة نسبيًا أو المياه المالحة أو الطين. “

تخزين طاقة بطارية التدفق

قال الباحثون ، من حيث المبدأ ، أن كفاءة الطاقة لبطاريات تدفق البروتون يمكن مقارنتها ببطاريات الليثيوم أيون ، لكن كثافة الطاقة أكبر بكثير. قال البروفيسور أندرو: “النتائج التجريبية الأولية مثيرة ، ولكن لا يزال هناك الكثير من أعمال البحث والتطوير التي يتعين القيام بها قبل وضعها في الاستخدام التجاري.”

قام الفريق ببناء نموذج أولي لإثبات المفهوم بحجم 65 × 65 × 9 ملم فقط (2.5 × 2.5 × 0.3 بوصة) ونشره في مجلة “الطاقة الهيدروجينية الدولية”.