Η Αυστραλία αναπτύσσει σύστημα μπαταριών ροής πρωτονίων με μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από τις μπαταρίες λιθίου
Υπάρχουν ήδη πολλά οχήματα μπαταριών λιθίου με καύσιμο υδρογόνο στην αγορά, αλλά ερευνητές από το Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μελβούρνης στην Αυστραλία έχουν προτείνει μια έννοια της «μπαταρίας ροής πρωτονίων». Εάν η τεχνολογία μπορεί να εκλαϊκευτεί, μπορεί να επεκτείνει την κάλυψη των συστημάτων ισχύος με βάση το υδρογόνο και να την καταστήσει πιθανό υποκατάστατο των μπαταριών ιόντων λιθίου. Κόστος μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας, φυσικά, σε αντίθεση με τα συμβατικά συστήματα ισχύος υδρογόνου που παράγουν, αποθηκεύουν και ανάκτηση υδρογόνου, η συσκευή ροής πρωτονίων λειτουργεί περισσότερο σαν μπαταρία με την παραδοσιακή έννοια.

Ο αναπληρωτής καθηγητής JohnAndrews και το “σύστημα μπαταριών ροής πρωτονίων” προκαταρκτική απόδειξη του πρωτότυπου της ιδέας

Το παραδοσιακό σύστημα ηλεκτρολύει το νερό και διαχωρίζει το υδρογόνο και το οξυγόνο και στη συνέχεια τα αποθηκεύει και στα δύο άκρα μιας μπαταρίας λιθίου με καύσιμο. Όταν πρόκειται να εμφανιστεί ηλεκτρική ενέργεια, υδρογόνο και οξυγόνο αποστέλλονται στον ηλεκτρολύτη για χημικές αντιδράσεις.

Ωστόσο, η λειτουργία της μπαταρίας ροής πρωτονίων είναι διαφορετική-επειδή ενσωματώνει ένα ηλεκτρόδιο αποθήκευσης μεταλλικού υδριδίου σε μια αναστρέψιμη μπαταρία λιθίου με καύσιμο μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (PEM).

Το μέγεθος αυτής της πρωτότυπης συσκευής είναι 65x65x9 mm

Σύμφωνα με τον John Andrews, τον επικεφαλής ερευνητή του έργου και αναπληρωτή καθηγητή του Τμήματος Μηχανικής και Μηχανικής Κατασκευής στη Σχολή Αεροδιαστημικής Μηχανικής του Royal Melbourne Institute (RMIT), «Το κλειδί για την καινοτομία βρίσκεται σε ένα αναστρέψιμο λιθίου με καύσιμο μπαταρία με ενσωματωμένα ηλεκτρόδια αποθήκευσης. Έχουμε εξαλείψει πλήρως το πρωτόνιο σε αέριο. Ολόκληρη η διαδικασία και αφήστε το υδρογόνο να περάσει απευθείας στην αποθήκη στερεάς κατάστασης ».

Το σύστημα μετατροπής αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια στο υδρογόνο και στη συνέχεια «αναγεννά» ηλεκτρική ενέργεια

Η διαδικασία φόρτισης δεν περιλαμβάνει τη διαδικασία αποσύνθεσης του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο και αποθήκευση του υδρογόνου. Σε αυτό το εννοιολογικό σύστημα, η μπαταρία χωρίζει το νερό για να παράγει πρωτόνια (ιόντα υδρογόνου) και στη συνέχεια συνδυάζει ηλεκτρόνια και σωματίδια μετάλλων σε ένα ηλεκτρόδιο μιας μπαταρίας λιθίου με καύσιμο.

Σχεδιασμός συστήματος αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας

Τελικά, η ενέργεια αποθηκεύεται με τη μορφή υδριδίων στερεών μετάλλων. Στην αντίστροφη διαδικασία, μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια (και νερό) και να συνδυάζει πρωτόνια με οξυγόνο στον αέρα (για να παράγει νερό).

«Αναστρέψιμη μπαταρία λιθίου με καύσιμο» ενσωματωμένη με ηλεκτρόδια αποθήκευσης συμπαγών πρωτονίων (το X σημαίνει στερεά άτομα μετάλλου συνδεδεμένα με υδρογόνο)

Ο καθηγητής Andrew είπε: «Επειδή μόνο το νερό ρέει στη λειτουργία φόρτισης – μόνο ο αέρας ρέει στη λειτουργία εκφόρτισης – ονομάζουμε το νέο σύστημα μια μπαταρία ροής πρωτονίων. Σε σύγκριση με τα ιόντα λιθίου, οι μπαταρίες πρωτονίων είναι πολύ πιο οικονομικές-επειδή το λίθιο πρέπει να εξορύσσεται από πόρους όπως σχετικά λιγοστά ορυκτά, αλμυρό νερό ή πηλό ».

Αποθήκευση ενέργειας μπαταρίας ροής

Οι ερευνητές είπαν ότι, κατ ‘αρχήν, η ενεργειακή απόδοση των μπαταριών ροής πρωτονίων μπορεί να συγκριθεί με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου, αλλά η πυκνότητα ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερη. Ο καθηγητής Andrew είπε: «Τα αρχικά πειραματικά αποτελέσματα είναι συναρπαστικά, αλλά υπάρχει ακόμη πολλή έρευνα και ανάπτυξη που πρέπει να γίνουν προτού τεθούν σε εμπορική χρήση».

Η ομάδα δημιούργησε ένα προκαταρκτικό πρωτότυπο απόδειξης ιδέας με μέγεθος μόνο 65x65x9 mm (2.5 × 2.5 × 0.3 ίντσες) και το δημοσίευσε στο περιοδικό “International Hydrogen Energy”.