Li peso atomico 3, peso leggero rendono molto adatto come portatori di batteria chimica, la densità di energia può essere notevolmente migliorare la batteria, la corrente della batteria densità di energia peso litio ha raggiunto 250Wh / kg o più, ed è Andando verso l'obiettivo di 300 Wh / kg, molti produttori di batterie hanno già affermato che la potenza specifica della propria batteria ha raggiunto più di 300 Wh / kg.
Se siamo un po 'di attenzione alla tavola periodica possiamo vedere, ci sono più di un elemento più leggero Li -H elementi. H è la natura degli elementi più leggeri, ma anche l'intero universo è l'elemento più diffuso (non considerando H isotopi). H nuclei di uno solo dei nuclei elementi esterni protoni hanno una rotazione elettronico intorno al nucleo, quando gli atomi di H perdono elettroni dopo essere stato una carica positiva di un protone esposto, solo il peso del Li + 1/7, si può dire che è un carrier quasi perfetto per batterie chimiche.
Tuttavia, v'è uno ione idrogeno applicazioni a batteria -H insormontabile elemento ostacolo è normalmente presente sotto forma di gas H2, a differenza elemento metallico Li presente sotto forma di solido, aumentando così notevolmente la difficoltà di elementi di immagazzinamento H (se siamo in grado di preparare metallo idrogeno, probabilmente in tutto il settore stoccaggio sarebbe sovvertita) in modo da presentare un vettore per la cella H + elettrochimica è principalmente una cella a combustibile idrogeno, H o H2 elementi sono formati da un metallo con lega idrogeno-assorbente esterna della batteria immagazzinata sotto forma di . quando si utilizza H2 immesso verso l'anodo poroso nella cella a combustibile, la perdita di elettroni in H +, O2 in aria per ottenere gli elettroni nel catodo poroso, e l'elettrolita di H + per formare acqua. recentemente, Australia Royal Melbourne Institute of Technology Shahin il materiale di accumulo di idrogeno Heidari combinato con una cella a combustibile, in grado di sviluppare una carica batteria 'protone'. elettrodo di carbonio poroso costituito da una resina fenolica e politetrafluoroetilene grado di 1% in peso H, e di nuovo il processo di scarica Rilasciato allo 0,8% di H, mostrando un'elevata capacità di stoccaggio dell'idrogeno e reversibilità.
batteria protone è una combinazione di celle a combustibile e una batteria dei vantaggi del accumulatore di energia ibrida stoccaggio, quando si carica, H2O viene elettrolizzata di H e O, H passerà attraverso una membrana di acido perfluorosolfonico legame con il materiale di stoccaggio dell'idrogeno , evitando così H2. memorizzato nel processo di scarico H perderà un elettrone genera H +, entra nella soluzione (illustrata di seguito). concetto di cella protone è stato proposto da Andrews e Seif Mohanmmadi, Ni, Co , la e Ce come il materiale della lega di stoccaggio di idrogeno, e la necessità di fornire un sufficiente flusso d'acqua fonte di H, è noto anche come batteria 'flusso di protoni'.
Primi efficienza della batteria 'protoni è basso, quando l'idrogeno assorbente metallo in grado di immagazzinare carica del 0.6wt% H, ma nel processo di scarica può essere emesso solo 0.01wt%, principalmente a causa dell'elemento metallico tra H conseguente forza di legame chimico è troppo grande, portando ad H non può essere immagazzinato viene rilasciato. Inoltre, la presenza di Ni atomi catalisi, causando la carica del processo, oltre a H verrà memorizzato nella lega, ci sarà una parte considerevole del H H2, portando a coulombiane efficienza della batteria è troppo bassa, in aggiunta alla lega di stoccaggio di idrogeno prezzi elevati limitano anche la sua promozione e applicazione. 2002 Jurewicz et al trovato che la capacità di accumulo elettrochimico idrogeno carbone attivo (fino a 1.8wt%) , fornisce un nuovo modo di pensare (di seguito per parte del materiale di carbonio ha una capacità di stoccaggio di idrogeno della capacità di stoccaggio di idrogeno) di batterie soluzione 'protoni' con problemi.
Lungo le idee sopra, Shahin Heidari di Andrews e Seif Mohanmmadi proposti design migliorato cella 'protoni', invece di utilizzare un porosa idrogeno elettrodo di carbonio assorbente della lega, e per aumentare la soluzione di acido forte sulla base dell'acido perfluorosolfonico del protone sulla elettrolita solido conduttore, migliora significativamente le prestazioni 'protone' della batteria, la batteria è progettata come mostrato in fig.
progettazione della cella shahin Heidari utilizzato due elettrodo negativo stoccaggio di idrogeno, in cui il contenuto in PTFE politetrafluoroetilene del 10% in peso e 30% in peso, rispettivamente ,, le due celle 80mA costante curva di carica corrente come mostrato nella figura. 30% in peso di PTFE la carica della batteria inizia tensione di 0.95V, e dopo 1700 secondi raggiunge 1.85V, la tensione di cella iniziale del 10% PTFE era 1.05V, e dopo 2000 secondi raggiunge 1.85V. entrambe le celle prima la tensione raggiunge 1.85V, l'elettrodo negativo prodotta H2 fenomeno non è chiaro, ma dopo aver raggiunto tasso 1.85V H2 generazione dell'elettrodo negativo notevolmente aumentato, allora si può anche vedere le curve di tensione appaiono molte piccole fluttuazioni, principalmente perché le bolle H2 iniziano a formarsi sulla superficie dell'elettrodo ( quando le bolle H2 coprire la superficie degli elettrodi, la tensione comincia a salire, quando H2 lasciando la bolla, caduta di tensione), il tasso finale di generazione H2 O2 viene raggiunto circa il doppio, indicando che non può essere conservato completamente in H elettrodo poroso, la carica questo processo è anche finita.
Dopo il 'protone' sopra descritto batteria completamente carica, lasciato riposare test di scarica 30min stata effettuata in modo da essere in grado di presentare l'elettrodo poroso H completamente rilasciato, Shahin Heidari un contenuto in PTFE del 30% in peso e 10% in peso delle due cellule sono state sviluppate un sistema passo corrente di scarica (come in figura), al fine di ridurre gli esperimenti di polarizzazione mostrano che le prestazioni di un elettrodo è preferibilmente 10% PTFE, il processo di carica può essere memorizzato 1% in peso di H, e può rilasciare il processo di scarica 0.8wt%, ha mostrato una buona reversibilità.
Dall'introduzione qui sopra, possiamo facilmente vedere che la cosiddetta batteria "protonica" è in realtà un prodotto che combina la cella a combustibile e il materiale di stoccaggio dell'idrogeno.La H generata durante il processo di carica è immagazzinata nel materiale di stoccaggio dell'idrogeno. L'O2 entra nell'aria e il processo di scarica è completamente in accordo con la modalità della cella a combustibile: sebbene questo sia un ottimo concetto di design, la batteria del "protone" nelle attuali condizioni tecniche è lontana dalle prestazioni della batteria agli ioni di litio. Grandi spazi vuoti, come la densità di energia del volume, la batteria protonica è solo di circa 100 Wh / L, e l'attuale densità di energia del volume della batteria agli ioni di litio fino a 600 Wh / L, oltre all'efficienza di carica della batteria del 'protone' è anche molto dubbia da Xiaobian, Durante il processo di carica, verrà generata una grande quantità di H2, che alla fine lascerà l'elettrodo e non verrà immagazzinato nell'elettrodo, il che si tradurrà in un'efficienza coulombica molto bassa della batteria del "protone". In generale, la batteria del "protone" L'idea è molto buona: l'elemento H ha una vasta gamma di fonti e prezzi bassi, tuttavia, dallo stato attuale della tecnica, la batteria del "protone" ha bisogno di una lunga strada da percorrere: solo il problema di cui sopra è veramente risolto. È possibile che le batterie sfidino lo stato delle batterie agli ioni di litio.
