Australien entwickelt ein Proton-Flow-Batteriesystem mit höherer Energiedichte als Lithiumbatterien
Es gibt bereits viele mit Wasserstoff betriebene Lithium-Batterie-Fahrzeuge auf dem Markt, aber Forscher des Royal Melbourne Institute of Technology in Australien haben ein Konzept der „Proton-Flow-Batterie“ vorgelegt. Wenn die Technologie populär gemacht werden kann, kann sie die Abdeckung von wasserstoffbasierten Energiesystemen erweitern und sie zu einem potenziellen Ersatz für Lithium-Ionen-Batterien machen Wasserstoff zurückgewinnen, funktioniert das Protonenflussgerät eher wie eine Batterie im herkömmlichen Sinne.

Associate Professor JohnAndrews und sein vorläufiger Proof-of-Concept-Prototyp für das „Proton Flow Battery System“

Das traditionelle System elektrolysiert Wasser und trennt Wasserstoff und Sauerstoff und speichert sie dann an beiden Enden einer kraftstoffbetriebenen Lithiumbatterie. Wenn Elektrizität entsteht, werden Wasserstoff und Sauerstoff für chemische Reaktionen an den Elektrolyseur geschickt.

Die Funktionsweise der Proton-Flow-Batterie ist jedoch anders, da sie eine Metallhydrid-Speicherelektrode auf einer brennstoffbetriebenen Lithiumbatterie mit reversibler Protonenaustauschmembran (PEM) integriert.

Die Größe dieses Prototyps beträgt 65x65x9 mm

John Andrews, leitender Forscher des Projekts und außerordentlicher Professor am Department of Mechanical and Manufacturing Engineering an der School of Aerospace Engineering des Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT), sagt: „Der Schlüssel zur Innovation liegt in einem reversiblen brennstoffbetriebenen Lithium Batterie mit integrierten Speicherelektroden. Wir haben das Proton vollständig zu Gas eliminiert. Den ganzen Prozess, und lass den Wasserstoff direkt in den Festkörperspeicher gehen.“

Das Umwandlungssystem speichert elektrische Energie auf Wasserstoff und „regeneriert“ dann Strom

Der Ladeprozess beinhaltet nicht den Prozess der Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff und die Speicherung des Wasserstoffs. In diesem konzeptionellen System spaltet die Batterie Wasser, um Protonen (Wasserstoffionen) zu erzeugen, und kombiniert dann Elektronen und Metallpartikel an einer Elektrode einer brennstoffbetriebenen Lithiumbatterie.

Design des Batterie-Energiespeichersystems

Letztendlich wird Energie in Form von festen Metallhydriden gespeichert. Im umgekehrten Prozess kann es Strom (und Wasser) erzeugen und Protonen mit Sauerstoff in der Luft verbinden (um Wasser zu produzieren).

„Reversible Fuel-powered Lithium Battery“ integriert mit festen Protonenspeicherelektroden (X steht für feste Metallatome, die an Wasserstoff gebunden sind)

Professor Andrew sagte: „Da im Lademodus nur Wasser fließt – im Entlademodus nur Luft – nennen wir das neue System eine Protonenflussbatterie. Im Vergleich zu Lithium-Ionen sind Protonenbatterien viel sparsamer – denn Lithium muss aus Ressourcen wie relativ knappen Mineralien, Salzwasser oder Ton gewonnen werden.“

Flow Batterie Energiespeicher

Die Energieeffizienz von Proton-Flow-Batterien könne prinzipiell mit Lithium-Ionen-Batterien vergleichbar sein, sagten die Forscher, die Energiedichte sei aber deutlich höher. Professor Andrew sagte: „Die ersten experimentellen Ergebnisse sind aufregend, aber es ist noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit zu leisten, bevor es kommerziell genutzt wird.“

Das Team hat einen vorläufigen Proof-of-Concept-Prototyp mit einer Größe von nur 65x65x9 mm (2.5×2.5×0.3 Zoll) gebaut und im Magazin „International Hydrogen Energy“ veröffentlicht.