Australië ontwikkelt een protonstroombatterijsysteem met een grotere energiedichtheid dan lithiumbatterijen
Er zijn al veel voertuigen met lithiumbatterijen op waterstof op de markt, maar onderzoekers van het Royal Melbourne Institute of Technology in Australië hebben een concept van een “protonflow-batterij” naar voren gebracht. Als de technologie populair kan worden, kan het de dekking van op waterstof gebaseerde energiesystemen uitbreiden en het een potentieel alternatief maken voor lithium-ionbatterijen. Kosten van energieopslagbatterijen, Natuurlijk, in tegenstelling tot conventionele waterstofenergiesystemen die produceren, opslaan en waterstof terugwinnen, werkt het protonenstroomapparaat meer als een batterij in de traditionele zin.

Universitair hoofddocent JohnAndrews en zijn “proton flow battery system” voorlopig proof of concept prototype

Het traditionele systeem elektrolyseert water en scheidt waterstof en zuurstof, en slaat ze vervolgens op aan beide uiteinden van een door brandstof aangedreven lithiumbatterij. Wanneer elektriciteit op het punt staat te verschijnen, worden waterstof en zuurstof naar de elektrolyseur gestuurd voor chemische reacties.

De werking van de protonstroombatterij is echter anders, omdat deze een metaalhydride-opslagelektrode integreert op een omkeerbare protonuitwisselingsmembraan (PEM) brandstofaangedreven lithiumbatterij.

De afmeting van dit prototype apparaat is 65x65x9 mm

Volgens John Andrews, de hoofdonderzoeker van het project en universitair hoofddocent van het Department of Mechanical and Manufacturing Engineering aan de Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) School of Aerospace Engineering, “ligt de sleutel tot innovatie in een omkeerbare, door brandstof aangedreven lithium batterij met geïntegreerde opslagelektroden. We hebben het proton volledig geëlimineerd tot gas. Het hele proces, en de waterstof rechtstreeks naar de vastestofopslag laten gaan.”

Het conversiesysteem slaat elektrische energie op waterstof op en ‘regenereert’ vervolgens elektriciteit

Het laadproces omvat niet het proces van het ontleden van water in waterstof en zuurstof en het opslaan van de waterstof. In dit conceptuele systeem splitst de batterij water om protonen (waterstofionen) te produceren en combineert vervolgens elektronen en metaaldeeltjes op een elektrode van een door brandstof aangedreven lithiumbatterij.

Ontwerp van batterij-energieopslagsysteem

Uiteindelijk wordt energie opgeslagen in de vorm van vaste metaalhydriden. In het omgekeerde proces kan het elektriciteit (en water) produceren en protonen combineren met zuurstof in de lucht (om water te produceren).

“Omkeerbare, door brandstof aangedreven lithiumbatterij” geïntegreerd met vaste protonenopslagelektroden (X staat voor vaste metaalatomen gebonden aan waterstof)

Professor Andrew zei: “Omdat er alleen water stroomt in de oplaadmodus – alleen lucht stroomt in de ontlaadmodus – noemen we het nieuwe systeem een ​​protonenstroombatterij. In vergelijking met lithium-ion zijn protonbatterijen veel zuiniger, omdat lithium moet worden gewonnen uit bronnen zoals relatief schaarse mineralen, zout water of klei.

Flow batterij energieopslag

De onderzoekers zeiden dat de energie-efficiëntie van protonstroombatterijen in principe vergelijkbaar kan zijn met lithium-ionbatterijen, maar de energiedichtheid is veel groter. Professor Andrew zei: “De eerste experimentele resultaten zijn opwindend, maar er moet nog veel onderzoeks- en ontwikkelingswerk worden gedaan voordat het commercieel in gebruik wordt genomen.”

Het team heeft een voorlopig proof-of-concept prototype gebouwd met een afmeting van slechts 65x65x9 mm (2.5×2.5×0.3 inch) en gepubliceerd in het tijdschrift “International Hydrogen Energy”.