(3)의 리 원자량은 경량 화학 전지의 담체로 매우 적합하게 에너지 밀도를 크게 할 배터리를 개선 할 수, 현재 중량 에너지 밀도 리튬 이온 배터리는 250Wh / kg 이상에 도달하고,했다 300Wh / kg의 목표를 달성하기 위해 많은 전력 배터리 제조업체들은 이미 자체 배터리의 특정 전력이 300Wh / kg 이상에 도달했다고 주장했습니다.
화학 원소의 주기율표를 간략히 살펴보면, Li-H 원소보다 가벼운 원소가 있음을 알 수 있습니다 .H 원소는 자연에서 가장 가볍고 우주에서 가장 공통적 인 원소입니다 (고려하지 않음) H 동위 원소). 외부 요소 프로톤 핵의 하나의 H 핵 노출 양성자의 양전하가 한 후, H 원자가 전자를 잃고 핵 주위의 전자의 회전이 상기 리 +의 무게 1/7은 화학 전지의 거의 완벽한 운반체라고 할 수 있습니다.
우리가 준비 할 수있는 경우에는, 극복 장애 요소가 고체 금속의 형태로 리튬 소자와는 달리, H2 가스의 형태로 일반적으로 존재 --H 수소 이온 배터리 애플리케이션이 있고, 따라서 크게 (저장 요소 H의 어려움을 증가시키는 주로 수소 연료 전지는 H 또는 H2 요소의 형태로 저장 배터리의 외부에 수소 흡장 합금으로 금속으로 형성된 금속 수소는 H + 전기 화학 셀의 공통 캐리어를 제공하도록 스토리지 업계)가 전복 될 아마 걸쳐되고 연료 전지에서 다공성 애노드에 입력 H2를 사용하는 경우., H의 +에 전자의 손실, O2 다공성 음극에서 전자를 획득하기 위해 대기하고, H +의 전해질 물을 형성한다. 최근 기술 샤힌 호주 로얄 멜버른 연구소 수소 저장 물질 헤이 다리가 연료 전지로 '양성자'배터리 충전 현상 가능한 조합. 방전 공정에서 페놀 수지 다시 1 중량 %의 H 가능하고, 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 다공성 탄소 전극을 H의 0.8 %를 방출하여 높은 수소 저장 용량 및 가역성을 나타냅니다.
프로톤 배터리가 충전되면, H2O는 H와 O로 전기 분해 연료 전지 하이브리드 에너지 저장 배터리의 장점 축전지의 조합이고, H는 수소 저장 물질에 결합 퍼플 루오로 술폰산 막 통과하게 따라서, H2를 회피. 방전 가공 H에 저장된 전자 생성 H의 +를 잃게은 수용액 (아래 참조). 프로톤 셀 개념 제 니켈, 공동으로 앤드류 세이프 Mohanmmadi, 제안한에 입사 La 및 Bismuth 합금은 수소 저장 재료로 사용되며 충분한 H 소스를 제공하기 위해 흐르는 물을 사용해야하므로 '양성자 흐름'배터리라고도합니다.
초기 전지 '양성자 "효율이 방전 과정에서 0.6wt %의 (H)의 전하를 저장할 수있는 금속 수소 흡장되지만은 오직 0.01~10 %가 방출 될 때, 낮은 때문에 주로 H의 금속 원소 화학적 결합 강도 발생하면 너무 크면, 다시 해제 저장할 수없는 H 선도. 또한, H 외에 프로세스의 전하 발생 니켈 원자 촉매의 존재는, 상기 합금에 저장되는 상기 H의 상당 부분이있을 것이다 H2, 전지의 효율이 높은 가격 또한 촉진 및 응용을 제한하는 수소 흡장 합금에 더하여, 너무 낮 쿨롱 선도. 2002 년 Jurewicz 등은 발견 활성탄 전기 수소 저장 용량의 (%를 1.8wt까지) '양성자 유동'배터리를 해결하기 위해 수소 저장 문제는 새로운 아이디어를 제시합니다 (탄소 재료의 수소 저장 용량, 수소 저장 용량에 대한 다음 표 참조).
상기 아이디어 함께 앤드루스 샤힌 헤이 다리와 세이프 Mohanmmadi 대신 흡장 합금 다공성 탄소 전극에 수소를 사용하는 '양성자'개선 된 셀 설계를 제안하고, 고체 전해질에 양성자로 퍼플 루오로 술폰산에 기초 강산성 용액을 높일 '양성자'배터리의 성능을 크게 향상시키는 도체가 아래 그림에 나와 있습니다.
샤힌 헤이 다리 셀 디자인은 두 수소 저장 음극을 사용한 것을 특징으로 각각 10 중량 % 및 30 중량 %의 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 PTFE 함량 ,,도있다. PTFE의 30 중량 %의 두 셀 80mA 정전류 충전 곡선 배터리 충전이 0.95V의 전압을 시작, 1700 초 1.85V에 도달 한 후, 10 % PTFE의 초기 셀 전압은 1.05V이고, 2000 초 후 1.85V에 도달한다. 두 셀의 전압이 1.85V에 도달하기 전에, H2 제조 부극 현상은 명확하지 않다하지만, 음극의 도달 1.85V H2 생성 속도가 크게 증가 후, 우리는 전압 곡선 H2 방울 (전극의 표면 상에 형성되기 시작 주로 때문에, 많은 작은 변동을 표시 볼 수 H2 거품 전극의 표면을 커버하는 경우, 전압이 상승하기 시작하는 H2 버블, 전압 강하)을 떠날 때, H2 O2 세대의 최종 속도가 H 다공질 전극에 완전히 저장 될 수 없다는 것을 나타내는 두 배의 전하를 얻을 이 과정도 여기서 끝납니다.
상술 '양성자'하면 배터리가 완전히 충전이 완전히 풀어 H 다공성 전극을 제공 할 수 있도록하기 위해 수행되었다 30 분 방전 시험을 방치 샤힌 헤이 다리가 30 중량 % 및 두 셀의 10 중량 %의 PTFE 함량이 개발되었다 10 % PTFE를 함유 한 전극이 최고의 성능을 나타내고, 충전하는 동안 H의 1 중량 %를 저장할 수 있고, 방전 중에 방출 될 수 있다는 실험 결과가있다 (아래 그림 참조). 0.8wt %로 양호한 가역성을 나타냈다.
위의 소개에서 우리는 소위 '양성자'배터리가 실제로 연료 전지와 수소 저장 물질을 결합한 제품임을 쉽게 알 수 있습니다. 충전 과정에서 생성 된 H는 수소 저장 물질에 저장됩니다. O2는 공기 중에 들어가고, 방전 과정은 연료 전지의 모드와 완전히 일치한다. 이것은 매우 좋은 설계 개념이지만, 현재의 기술 조건에서 성능 측면에서 '양성자'배터리는 여전히 리튬 이온 배터리와 거리가 멀다. 양력 에너지 밀도, 양성자 배터리와 같은 큰 갭은 약 100Wh / L이며 '양성자'배터리 충전 효율 이외에도 최대 600Wh / L의 현재 리튬 이온 배터리 체적 에너지 밀도는 Xiaobian에 의해 매우 의심 스럽다. 충전 과정에서 많은 양의 H2가 생성 될 것이고,이 H2는 결국 전극에서 빠져 나와 전극에 저장되지 않게되어 '양성자'배터리의 쿨롱 효율이 매우 낮아집니다. 일반적으로 '양성자'배터리 H 요소는 다양한 소스와 저렴한 가격을 가지고 있지만, 현재의 최첨단 기술로 볼 때 '양성자'배터리는 먼 길을 필요로합니다. 위의 문제 만 해결됩니다. 배터리가 리튬 이온 배터리의 상태에 도전하는 경우에만 가능합니다.
