A proton akkumulátorok versenybe kerülhetnek a lítium akkumulátorokkal

Az ausztrál RMIT Egyetem kutatóinak most először sikerült bemutatniuk egy működő újratölthető “proton akkumulátort”, ami teljesen átírhatja, hogy hogyan látjuk el árammal az otthonainkat, járműveinket és más eszközeinket.

Az új akkumulátor teljesen környezetbarát és a kutatók szerint benne van a lehetőség, hogy további fejlesztésekkel még a most használt lítium akkumulátoroknál is nagyobb tárolókapacitást érjenek el.

A proton akkumulátor lehetséges felhasználási módjai közé tartoznak a háztartásokat ellátó napelemek által termelt elektromosság elraktározása – amit ausztráliában jelenleg a Tesla ‘Power wall’ lítium ionos akkumulátorokkal oldanak meg.

Néhány módosítással és felnagyítással a technológiát akár az elektromos hálózatoknál elhelyezett közepes méretű tárolóegységekként is használhatják – hasonlóan a Tesla által épített dél-ausztráliai hatalmas lítium akkumulátor – illetve ezzel a felnagyítással elektromos autók is elláthatóak lehetnek.

A proton akkumulátor működő prototípusa szén elektródát használ a hidrogén raktározásra, amit egy visszafordítható üzemanyagcellával kapcsoltak össze, hogy elektromosságot hozzanak létre.

A kutatócsapat szerint a szén elektróda és a vízből származó proton adja az akkumulátor környezeti, energetikai és gazdasági előnyeit.

“A legutolsó fejlesztésünk egy kritikus lépés az olcsó és fenntartható proton akkumulátorok terén, amelyek segítenek elérnünk a jövőben az energiaszükségleteinket anélkül, hogy kárt tennének a már most is törékenyé vált környezetünkben,” mondta John Andrews, a kutatás vezetője.

“Ahogy a világ az eredendően változó megújuló energiaforrások felé tart, az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentésére és a klímaváltozás megoldására, egyre hatalmasabb elektromos energia tárolásra van szükség.”

“A proton akkumulátor az egyik lehetséges közreműködő abban, hogy elérjük ezt a hatalmas energia tárolást. Az akkumulátorok protonokkal történő ellátásában benne van a lehetőség, hogy gazdaságosabb legyen mint a lítium ionok használata, melyekhez ritka nyersanyagokra van szükség.”

“A szén, ami az elsődleges nyersanyag amit a proton akkumulátorokhoz használunk, egy széles körben elérhető és olcsó elem összehasonlítva mindkét fém hidrogénraktározó ötvözeteknél, és az újratölthető lítium ionos akkumulátorokhoz szükséges lítiumhoz.”

A töltődése alatt az akkumulátor elektródjában lévő szén, kötéseket hoz létre a víz lebontásából keletkező protonokkal, a rendelkezésre álló elektromosság segítségével. A protonokat ezután szabadon lehet engedni, melyek a visszaállítható üzemanyagcellán áthaladnak és az oxigénnel víz alkotása mellett elektromosságot hoznak létre. A fosszilis tüzelőanyagokkal szemben az a megoldás nem jár semmilyen fajta kibocsátással.

A kutatók kísérleti úton bemutatták, hogy a kis méretű – mindössze 5,5 négyzet-centiméteres belső felületű – proton elem, már képes volt a tömegéhez viszonyítva annyi energiát elraktározni, mint a jelenleg kereskedelmi forgalomban lévő lítium ionos akkumulátorok – és ezt a proton akkumulátor prototípust még nem optimalizálták.

“Az ezt követő munka a teljesítmény és az energiasűrűség javítására fog fókuszálni, atomi vékonyságú, rétegelt szén alapú anyagok, mint például a grafén felhasználásával azzal a céllal, hogy egy olyan proton akkumulátort kapjunk, ami tényleg versenyképes a szemben álló lítium ionos akkumulátorokkal,” mondta Andrews.

A proton akkumulátor működő prototípusa a hidrogén üzemanyagcellák és az akkumulátor alapú villamosenergia technológiákat egyesíti. A legutolsó verziója szén elektródát használ a hidrogén elraktározására és egy visszafordítható üzemanyagcellával alkot egy újratölthető egységet.

A töltés alatt a protonok a víz lebontásával képződnek a visszafordítható üzemanyagcellában, melyeket a cella membránja vezet a tároló anyagig, aminél a rákapcsolt feszültség segítségével kötéséket képeznek anélkül hogy hidrogén jönne létre.

A folyamat megfordítható és így az elraktározott hidrogén atomok felszabadulnak és leadnak egy elektront, hogy ismét protonná váljanak és a cella membránon keresztüljutva egyesüljenek az oxigénnel és egy külső áramkörről származó elektronokkal, hogy ismét vizet képezzenek.

A technológia egyik nagy előnye a más hasonló hidrogén alapú rendszerekkel szemben, hogy lényegesen nagyobb az energia hatásfokuk, amivel már a mostani formájukban megközelítik a modern lítium ionos akkumulátorokat.

Forrás: sciencedirect.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.