Forskare vid RMIT University i Melbourne, Australien, har för första gången utvecklat ett fungerande uppladdningsbart "protonbatteri" som skulle kunna vara den drivande kraften i våra hem, fordon och andra mobila enheter. Forskarteamet har tagit fram en fungerande prototyp som eventuellt skulle kunna ersätta litiumjonbatteriet.
Det laddningsbara batteriet är miljövänligt och har potential att efter vidare utveckling spara mer energi än dagens litiumjonbatterier.
Potentiella tillämpningar för protonbatteriet omfattar hushållslagring av el från solceller, som exempelvis görs med Teslas "Power wall" med litiumjonbatterier.
Med vissa ändringar och uppskalning kan protonbatterietekniken också användas för lagring i stor skala på elnätet, som det gigantiska litiumbatteriet i södra Australien, inklusive för eldrivna fordon.
Protonbatteriet i prototyp använder en kolelektrod som en vätekälla, kopplad med en reversibel bränslecell för att producera el.
Det är kolelektroden plus protoner från vatten som ger protonbatteriet dess miljömässiga, energieffektiva och ekonomiska fördelar, säger ledande forskaren professor John Andrews.
- Vår senaste upptäck är ett viktigt steg mot billiga, hållbara protonbatterier som kan hjälpa till att möta våra framtida energibehov utan att ytterligare skada vår redan ömtåliga miljö, underströk Andrews.
- Fördelen är att vi kommer att kunna lagra protoner i ett kolbaserat material, vilket vi har i överskott, och att vi får protoner från vatten, vilket finns lättillgängligt" säger Andrews.
Batteriet ska inte producera några koldioxidutsläpp och ska kunna lagra el från förnybara källor.
- Professor John Andrews ser protonbatteriet som en möjlig konkurrent till Tesla Powerwall och räknar med att batteriet kan finnas på marknaden om 5-10 år.
Protonbatteriet är, är enligt Andrews, en av många potentiella bidragsgivare med vars hjälp energiförsörjare kan möta denna enorma efterfrågan på energilagring.
- Att driva batterier med protoner har potential att vara mer ekonomiskt än att använda litiumjoner, som är gjorda av motbjudande materiel och resurser, sade Andrews.
- Kol, som är den primära resursen som vi använder i vårt protonbatteri, förekommer rikligt och är ytterst billig jämfört med de som lagras i metallegeringar och i litium som behövs för laddningsbara litiumjonbatterier.
Under laddning kopplas kolet ihop med elektroden med protoner som genereras genom att vattnet avskiljs från strömförsörjningen med hjälp av elektroner. Protonerna släpps igen och skickas tillbaka genom den reversibla bränslecellen för att bilda vatten med syre från luft i syfte att generera kraft. Till skillnad från fossila bränslen brinner kolet inte eller orsakar utsläpp under processen.
Forskarnas experiment visade att deras lilla protonbatteri med en aktiv yta på endast 5,5 kvadratcentimeter (mindre än en 20 cents mynt) var redan i stånd att lagra minst så mycket energi per massa som de kommersiellt tillgängliga litiumjonbatterierna. Detta var innan batteriet hade optimerats.
- Det framtida arbetet kommer nu att inriktas på ytterligare förbättring av prestandan och energitätheten genom användning av atomiskt tunt skiktat kolbaserat material som grafen, med syftet att skapa ett protonbatteri som är verkligt konkurrenskraftigt jämfört med litiumjonbatterier, förklarade Andrews .
RMITs forskning på protonbatteriet har delvis finansierats av australiensiska försvarsindustrin, en teknologikoncern och US Naval Research Global.
Protonbatteriet med prototyp kombinerar de bästa funktionerna hos en bränslecell och batteribaserad elektrisk kraft.
Forskarnas senaste version kombinerar en kolelektrod för solid state-lagring av väte med en reversibel bränslecell för att ge en integrerad uppladdningsbar enhet.
Den framgångsrika användningen av en elektrod tillverkad av aktivt kol i ett protonbatteri är ett viktigt steg framåt. Tillvägagångssättet publicerades nyligen även i tidskriften International Journal of Hydrogen Energy.
Källa: Science Daily
