澳大利亞墨爾本皇家墨爾本理工大學的研究人員首次展示了一種可充電的“質子電池”，它可以重新連接我們為家庭，車輛和設備供電的方式。
可再充電電池對環境友好，並且具有進一步發展的潛力，能夠存儲比當前可用的鋰離子電池更多的能量。
質子電池的潛在應用包括家用太陽能光伏板的儲電，正如特斯拉使用鋰離子電池的'電源牆'所做的那樣。
通過一些修改和擴大規模，質子電池技術還可用於中等規模的電網存儲 - 如南澳大利亞的巨型鋰電池 - 以及為電動汽車供電。
工作原型質子電池使用碳電極作為氫儲存器，再加上可逆燃料電池以產生電力。
首席研究員約翰安德魯斯教授說，這是碳電極加水質子，為質子電池提供環境，能量和潛在的經濟優勢。
“我們的最新進展是向廉價，可持續的質子電池邁出的關鍵一步，它可以幫助我們滿足未來的能源需求，而不會進一步破壞我們已經脆弱的環境，”安德魯斯說。
“隨著全球趨向固有可變的可再生能源以減少溫室氣體排放並應對氣候變化，對電能儲存的要求將非常龐大。
“質子電池是滿足這種巨大能量儲存需求的眾多潛在貢獻者之一。使用質子給電池供電可能比使用由恐慌資源製造的鋰離子更經濟。
“碳素是我們質子電池中使用的主要資源，與金屬儲氫合金和可充電鋰離子電池所需的鋰相比，是豐富且便宜的。”
在充電過程中，電極中的碳與通過在來自電源的電子的幫助下分裂水而產生的質子結合。質子再次釋放並通過可逆燃料電池返回，與空氣中的氧氣形成水來發電。與化石燃料不同，碳在該過程中不會燃燒或造成排放。
研究人員的實驗表明，他們的小質子電池，其活性內表面積僅為5.5平方厘米（小於20美分的硬幣），已經能夠存儲與市售鋰離子電池相同的單位質量能量。這是在電池被優化之前。
“今後的工作將集中在通過使用原子級薄層碳基材料（如石墨烯）進一步提高性能和能量密度，其目標是質子電池與鋰離子電池真正具有競爭力，”安德魯斯說。 。
RMIT對質子電池的研究部分得到了澳大利亞國防科學技術組和美國海軍研究全球辦公室的資助。
質子電池如何工作
工作原型質子電池結合了氫燃料電池和基於電池的電力的最佳方面。
最新版本將用於氫氣固態儲存的碳電極與可逆燃料電池結合在一起，以提供集成的可充電單元。
在質子電池中成功使用由活性炭製成的電極是向前邁出的重要一步，並在國際氫能雜誌上報導。
在充電過程中，通過在可逆燃料電池中進行水分解產生的質子通過細胞膜傳導並且借助於由施加的電壓提供的電子直接與存儲材料結合，而不形成氫氣。
在供電模式中，這個過程是相反的;氫原子從儲存器釋放並失去電子再次變成質子。這些質子然後通過細胞膜返回，在那裡它們與來自外部電路的氧和電子結合以重新形成水。
質子電池的主要潛在優勢是比傳統的氫氣系統高得多的能量效率，使其與鋰離子電池相媲美。氫氣逸出和分裂成質子的損失被消除。
幾年前，RMIT團隊表明，具有用於儲存氫的金屬合金電極的質子電池可以工作，但其可逆性和可再充電性太低。所用的合金也含有稀土元素，因此重且昂貴。
最新的實驗結果表明，由酚醛樹脂製成的多孔活性炭電極能夠在電極中儲存約1重量％的氫。這是每單位質量的能量已經可以與市售的鋰離子電池相媲美，儘管質子電池遠未達到最優化。最大電池電壓是1.2伏。
