لي الوزن الذري لل3، خفيفة الوزن تجعلها مناسبة جدا لحاملي البطارية الكيميائية، وكثافة الطاقة يمكن أن يكون إلى حد كبير تحسين البطارية، وصلت كثافة الوزن الطاقة بطارية ليثيوم أيون الحالية 250Wh / كغ أو أكثر، وليس نحو 300Wh / الهدف كجم سريع إلى الأمام، وأعلنت العديد من الشركات المصنعة للبطارية خلايا الطاقة الخاصة بها قد بلغ أكثر من الطاقة 300Wh / كغ.
إذا أردنا القليل من الاهتمام إلى الجدول الدوري يمكننا أن نرى، هناك أكثر من لى عنصر أخف --H العناصر. H هي طبيعة أخف العناصر، ولكن أيضا على الكون بأسره هو العنصر الأكثر انتشارا (لا تفكر نظائر H). نوى H واحد فقط من نوى العناصر الخارجية بروتون لها دوران الإلكترونية حول النواة، عندما تفقد ذرات H الإلكترونات بعد أن تصبح الشحنة الموجبة للبروتون المكشوفة، فقط وزن لى + 1/7 ، يمكن القول أنها ناقلة شبه كاملة للبطاريات الكيميائية.
ومع ذلك، هناك أيون الهيدروجين تطبيقات بطارية --H لا يمكن التغلب عليها عنصر عقبة موجود عادة في شكل غاز H2، على عكس عنصر لى فى شكل معادن صلبة، وبالتالي زيادة كبيرة في صعوبة عناصر تخزين H (إذا نحن قادرون على إعداد الهيدروجين المعدني، وربما في جميع أنحاء سيتم تخريب صناعة التخزين) وذلك لتقديم الناقل المشترك للخلية H + الكهروكيميائية هي أساسا خلية وقود الهيدروجين، وتشكل العناصر H أو H2 من المعدن مع سبيكة امتصاص الهيدروجين خارج البطارية المخزنة في شكل . عند استخدام H2 إدخالها إلى القطب الموجب التي يسهل اختراقها في خلية الوقود، وفقدان الإلكترونات إلى H +، O2 في الهواء للحصول على الإلكترونات في الكاثود التي يسهل اختراقها، وبالكهرباء من H + لتكوين الماء. مؤخرا، أستراليا معهد ملبورن الملكي للتكنولوجيا شاهين مادة تخزين الهيدروجين حيدري مجتمعة مع خلية الوقود، قادرة على تطوير شحن "بروتون" البطارية. الكهربائي الكربون التي يسهل اختراقها مصنوعة من راتنج الفينول وتترافلوروإيثيلين قادرة على 1wt٪ H، ومرة أخرى في عملية التفريغ صدر 0.8 ٪ من H ، مما يدل على قدرة عالية على تخزين الهيدروجين وعكسها.
بطارية البروتون هو مزيج من خلايا الوقود والبطارية التخزين من مزايا بطارية تخزين الطاقة الهجينة، عند الشحن، وبالكهرباء H2O إلى H و O، سوف H تمر عبر غشاء حمض perfluorosulfonic ملزمة مع المواد تخزين الهيدروجين ، وبالتالي تجنب H2. المخزنة في H عملية التفريغ سوف تفقد الإلكترون توليد H +، يدخل إلى حل (كما هو موضح أدناه). وقد اقترحت مفهوم خلية بروتون أول مرة من قبل اندروز وسيف Mohanmmadi، إلى ني، المشارك ، لا واوربا والمواد سبيكة تخزين الهيدروجين، والحاجة إلى توفير مصدر تدفق كميات كافية من المياه من H، وكما هو معروف بطارية "بروتون تدفق.
في وقت مبكر الكفاءة "البروتونات" البطارية منخفضة، عندما الهيدروجين امتصاص المعادن قادرة على تخزين المسؤول عن 0.6wt٪ H، ولكن في عملية التفريغ يمكن أن تنبعث فقط 0.01wt٪، في المقام الأول لأن العنصر المعدني بين H مما أدى إلى قوة السندات الكيميائية كبير جدا، مما يؤدي إلى عدم يمكن تخزينها يتم تحريرها مرة أخرى H. وعلاوة على ذلك، سيتم تخزين جود ني ذرات الحفز، مما أسفر عن المسؤول عن هذه العملية، بالإضافة إلى H في سبائك، وسوف يكون هناك جزء كبير من H H2، مما يؤدي إلى coulombic كفاءة البطارية منخفضة جدا، بالإضافة إلى سبائك تخزين الهيدروجين ارتفاع الأسعار يحد أيضا تعزيز والتطبيق. في عام 2002 وجدت Jurewicz آخرون أن الفحم المنشط سعة تخزين الهيدروجين الكهروكيميائية (إلى 1.8wt٪) ، فإنه يوفر طريقة جديدة في التفكير (أدناه للحصول على بعض المواد الكربونية لديها قدرة تخزين الهيدروجين قدرة تخزين الهيدروجين) من بطاريات "البروتونات" حل المشاكل.
على طول الأفكار المذكورة أعلاه، شاهين حيدري اندروز وسيف Mohanmmadi المقترحة تحسين تصميم الخلية البروتونات، بدلا من استخدام مسامية الهيدروجين الكهربائي الكربون تمتص سبيكة، وزيادة محلول حمض قوي على أساس حمض perfluorosulfonic كما البروتون على بالكهرباء الصلبة موصل، ويحسن إلى حد كبير "بروتون" أداء البطارية، تم تصميم البطارية كما هو موضح في الشكل.
شاهين حيدري تصميم خلية يستخدم اثنين من تخزين الهيدروجين القطب السالب، حيث محتوى PTFE تترافلوروإيثيلين من 10wt٪ و30wt٪، على التوالي ،، اثنين من الخلايا 80MA ثابت منحنى الشحن الحالية كما هو مبين في الشكل. 30wt٪ من PTFE شحن البطارية يبدأ الجهد من 0.95V، وبعد ثواني 1700 تصل 1.85V، وكان الجهد الخلية الأولي من 10٪ PTFE 1.05V، وبعد عام 2000 ثواني يصل 1.85V. كل من الخلايا قبل أن يصل الجهد 1.85V، القطب السالب المنتجة H2 الظاهرة ليست واضحة، ولكن بعد أن وصلت 1.85V H2 معدل جيل من القطب السالب زيادة كبيرة، ثم يمكننا أن نرى أيضا منحنيات الجهد يبدو أن العديد من التقلبات الصغيرة، وذلك أساسا بسبب فقاعات H2 تبدأ تتشكل على سطح القطب ( عندما تغطي فقاعات H2 سطح الأقطاب، يبدأ الجهد في الارتفاع، وعندما H2 ترك فقاعة، وانخفاض الجهد)، وحقق معدل النهائي للجيل H2 O2 حوالي مرتين، مشيرا إلى أنه لا يمكن تخزينها تماما في H الكهربائي التي يسهل اختراقها، والمسؤول تنتهي العملية أيضًا هنا.
بعد 'بروتون' المبين أعلاه البطارية مشحونة بالكامل، يسمح لها بالاستمرار اختبار التفريغ 30min في نفذت من أجل أن تكون قادرة على تقديم H الكهربائي التي يسهل اختراقها صدر تماما، شاهين حيدري تم تطوير المحتوى PTFE من 30wt٪ و10wt٪ من خليتين تم استخدام نظام تصريف تيار مستمر (كما هو موضح أدناه) لتقليل الاستقطاب ، وقد أظهرت التجارب أن القطب المحتوي على 10٪ PTFE لديه أفضل أداء ، ويمكن تخزين 1٪ بالوزن من H أثناء الشحن ، ويمكن إطلاقه أثناء التفريغ. 0.8 ٪ ، أظهر انعكاس جيد.
يمكننا أن نرى بسهولة من المقدمة المذكورة أعلاه أن بطارية "البروتون" المزعومة هي في الواقع عبارة عن منتج يجمع بين خلية الوقود ومواد تخزين الهيدروجين ، ويتم تخزين المادة المتولدة أثناء عملية الشحن في مادة تخزين الهيدروجين. تدخل O2 الهواء ، وتتفق عملية التفريغ تمامًا مع طريقة خلية الوقود ، وعلى الرغم من أن هذا المفهوم جيد جدًا ، إلا أن بطارية "البروتون" لا تزال بعيدة عن بطارية الليثيوم أيون من حيث الأداء في ظل الظروف التقنية الحالية. الفجوات الكبيرة ، مثل كثافة طاقة الحجم ، بطارية البروتون ليست سوى حوالي 100Wh / L ، وكثافة طاقة بطارية ليثيوم أيون الحالية تصل إلى 600Wh / L ، بالإضافة إلى كفاءة شحن البطارية "البروتون" هو أيضا مشكوك فيه جدا من قبل Xiaobian ، أثناء عملية الشحن ، سيتم توليد كمية كبيرة من H2 ، وسوف تترك H2 هذه القطب في نهاية المطاف ولن يتم تخزينها في القطب ، وهذا يؤدي إلى انخفاض كفاءة الكولومبية في بطارية "البروتون" بشكل عام ، وبطارية "البروتون" الفكرة جيدة جدًا ، حيث يحتوي عنصر H على نطاق واسع من المصادر والأسعار المنخفضة ، ومع ذلك ، من البطارية الحالية ، تحتاج بطارية "البروتون" إلى طريق طويل ، حيث يتم حل المشكلات المذكورة أعلاه فقط. من الممكن فقط للبطاريات أن تتحدى حالة بطاريات أيونات الليثيوم.
