Australische Ingenieure entwickelten die weltweit erste funktionierende wiederaufladbare Protonenbatterie und unternahmen mehrere große Schritte in Richtung billigerer, sicherer und umweltfreundlicherer Batterien.
Laut RMIT-Professor John Andrews können die Protonenbatterien mit der allgegenwärtigen Lithium-Ionen-Batterie konkurrieren, wenn sie vergrößert werden.
"Unser jüngster Fortschritt ist ein entscheidender Schritt in Richtung billiger, nachhaltiger Protonenbatterien, die dazu beitragen können, unseren zukünftigen Energiebedarf zu decken, ohne unsere bereits fragile Umwelt weiter zu schädigen", sagte Andrews in einer Presseerklärung.
Wiederverwendbare Lithium-Ionen-Batterien wie die in fast allen Smartphones stellen eine Verbesserung gegenüber älteren Batterieformen dar. Lithium-Ionen-Batterien sind jedoch naturgemäß gefährlich. Ende 2016 und Anfang 2017 hatte Samsung Probleme mit der ExplosionBatterien in einer Handvoll ihrer beliebtesten Smartphones. Wenn der Separator, der einen Kurzschluss verhindert, beschädigt wird, können die Elektroden, die zu nahe beieinander liegen, schnell zu Überhitzung führen.
Das RMIT-Design würde diese Gefahr erheblich beseitigen. Derzeit verwendet der Prototyp eine Kohlenstoffelektrode zur Speicherung von Wasserstoff und Umkehrbrennstoffzellen zur Stromerzeugung. Andrews sagte, dass es diese Kombination aus Kohlenstoffelektrode und Proton ist, die dieser neuen Batterie einen leichten Schub über Lithium verleiht-ion Gegenstücke.
"Während sich die Welt in Richtung inhärent variabler erneuerbarer Energien bewegt, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Klimawandel zu bekämpfen, werden die Anforderungen an die Speicherung elektrischer Energie enorm sein", bemerkte er. "Die Protonenbatterie ist einer von vielen potenziellen Beitragszahlern, um diesen enormen Bedarf zu deckenfür die Energiespeicherung. Die Stromversorgung von Batterien mit Protonen ist möglicherweise wirtschaftlicher als die Verwendung von Lithiumionen, die aus knappen Ressourcen hergestellt werden. "
So funktioniert die Batterie. Kohlenstoff in der Elektrode verbindet sich mit den Protonen, die gefunden werden, wenn Wasser über die Elektronen der Stromversorgung gespalten wird. Diese Protonen passieren die reversible Brennstoffzelle erneut und bilden Wasser, während sie sich mit Sauerstoff vermischen und dann Strom erzeugen.
Der gesamte Prozess der Energieumwandlung und -speicherung ist laut Team emissionsfrei.
„Kohlenstoff, der die wichtigste Ressource in unserer Protonenbatterie ist, ist im Vergleich zu Metall-Wasserstoffspeicherlegierungen und dem für wiederaufladbare Lithiumionenbatterien benötigten Lithium reichlich vorhanden und billig.“
Die Forscher berichteten, dass die maximale Zellenspannung 1,2 Volt betrug, sodass das System selbst noch lange nicht optimiert ist. Die Energie pro Masseneinheit ist jedoch bereits mit anderen derzeit auf dem Markt und in Telefonen erhältlichen Lithium-Ionen-Batterien vergleichbarDies gibt dieser Protonenbatterie auch einen viel höheren Wirkungsgrad als anderen Wasserstoffsystemen. Die Forscher stellten fest, dass sie den Energieverlust, der mit der aktuellen Wasserstoffbatterietechnologie verbunden ist, effektiv eliminiert haben.
Das Team ist bestrebt, seine Forschung zu erweitern, die Leistung der Batterie zu verbessern und leistungsstarke Materialien wie Graphen zu nutzen, um das volle Potenzial dieser Protonenbatterie weiter auszuschöpfen.
„Zukünftige Arbeiten werden sich nun auf die weitere Verbesserung der Leistung und Energiedichte durch die Verwendung atomar dünner Schichten auf Kohlenstoffbasis wie Graphen konzentrieren, mit dem Ziel einer Protonenbatterie, die mit Lithium-Ionen-Batterien wirklich konkurrenzfähig ist.“Andrews sagte.
Via : RMIT