لی وزن اتمی 3، وزن سبک آن را بسیار مناسب عنوان حامل باتری شیمیایی، چگالی انرژی می تواند تا حد زیادی بهبود باتری، چگالی انرژی وزن باتری لیتیوم یون فعلی 250Wh / کیلوگرم یا بیشتر رسیده است، و است به سمت 300Wh / کیلوگرم هدف سریع به جلو، بسیاری از تولید کنندگان باتری اعلام کرده اند سلول قدرت خود را تا بیش از انرژی 300Wh / کیلوگرم رسیده است.
اگر ما کمی توجه به جدول تناوبی ما می توانیم دید، بیش از لی وجود دارد یک عنصر سبک تر --H عناصر. H طبیعت از سبک ترین عناصر است، بلکه کل جهان عنصر شایع ترین (با توجه به نه است ایزوتوپ H). هسته H از تنها یکی از هسته های عناصر بیرونی پروتون یک چرخش الکترونیکی به دور هسته، هنگامی که اتم H از دست دادن الکترون پس از تبدیل شدن به یک بار مثبت یک پروتون در معرض، تنها وزن از لی + 01/07، می توان گفت به یک حامل کامل در نزدیکی از باتری های شیمیایی.
با این حال، یک یون هیدروژن برنامه های کاربردی باتری --H عنصر مانع غیر قابل عبور معمولا به صورت گاز H2 حاضر است، بر خلاف عنصر لی در قالب فلز جامد وجود دارد، بنابراین تا حد زیادی افزایش مشکل از عناصر ذخیره سازی H (اگر ما قادر به تهیه هیدروژن فلزی، ممکن است در طول صنعت ذخیره سازی می شود واژگون) تا که به ارائه یک حامل مشترک برای H + الکتروشیمیایی سلول به طور عمده یک سلول سوختی هیدروژن، H یا H2 عناصر از یک فلز با آلیاژ هیدروژن جذب خارج از باتری ذخیره می شود در قالب تشکیل . در هنگام استفاده از H2 در سلول سوختی به آند متخلخل وارد، از دست دادن الکترون به H +، O2 در هوا برای به دست آوردن الکترون در کاتد متخلخل، و الکترولیت از H + به شکل آب. اخیرا، استرالیا سلطنتی موسسه ملبورن فناوری شاهین مواد ذخیره سازی هیدروژن حیدری همراه با یک سلول سوختی، قادر به توسعه یک شارژ، پروتون، باتری. الکترود کربن متخلخل ساخته شده از رزین فنولیک و پلی قادر به 1wt٪ H، و دوباره در فرآیند تخلیه انتشار 0.8٪ از H، نشان دهنده ظرفیت ذخایر هیدروژنی بالا و برگشت پذیری است.
باتری پروتون ترکیبی از سلول سوختی و یک باتری ذخیره سازی از مزایای استفاده از باتری های ذخیره سازی انرژی ترکیبی، زمانی که شارژ، H2O است تا H و O الکترولیز است، H را از طریق یک غشاء اسید perfluorosulfonic اتصال با مواد ذخیره سازی هیدروژن عبور ، بنابراین اجتناب از H2. ذخیره شده در فرآیند ترخیص H خواهد یک الکترون تولید H + از دست دادن، وارد به راه حل (زیر نشان داده شده). مفهوم سلول پروتون برای اولین بار توسط اندروز و سیف Mohanmmadi، به نیکل، کبالت پیشنهاد شد ، La و Ce به عنوان ذخیره هیدروژن مواد آلیاژ، و نیاز به ارائه منبع جریان آب کافی از H، نیز به عنوان باتری جریان پروتون شناخته شده است.
اوایل بهره وری پروتون از باتری کم است، زمانی که هیدروژن جذب فلز قادر به ذخیره سازی مسئول 0.6wt٪ H، اما در روند تخلیه می توان ساطع تنها 0.01wt٪، در درجه اول به دلیل عنصر فلزی بین H و در نتیجه استحکام باند شیمیایی بیش از حد بزرگ است، که منجر به H را نمی توان ذخیره می شود دوباره آزاد می شود. علاوه بر این، حضور نیکل اتم تجزیه، و در نتیجه به اتهام روند، علاوه بر H خواهد شد در آلیاژ ذخیره می شود، وجود خواهد داشت بخش قابل توجهی از H H2، منجر به کولمبیک (coulombic) بهره وری از باتری خیلی ضعیف است، علاوه بر آلیاژ ذخیره هیدروژن قیمت های بالا نیز ارتقاء و کاربرد آن را محدود کند. در سال 2002 Jurewicz و همکاران دریافتند که زغال فعال ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن الکتروشیمیایی (تا 1.8wt٪) ، آن را فراهم شیوه جدیدی از تفکر (زیر را برای برخی از مواد کربن دارای ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن از ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن) از محلول باتری پروتون اشاره با مشکلات.
همراه ایده های فوق، شاهین حیدری اندروز و سیف Mohanmmadi پیشنهاد طراحی سلول بهبود پروتون اشاره، به جای استفاده از یک هیدروژن الکترود کربن متخلخل جذب آلیاژ، و به افزایش محلول اسید قوی بر اساس اسید perfluorosulfonic به عنوان پروتون در الکترولیت جامد هادی، به طور قابل توجهی بهبود می بخشد، پروتون، عملکرد باتری، باتری طراحی شده است همانطور که در شکل.
طراحی سلول شاهین حیدری با استفاده از دو ذخیره هیدروژن الکترود منفی، که در آن پلی محتوای PTFE از 10wt٪ و 30wt٪ بود ،،، دو سلول 80mA ثابت منحنی شارژ فعلی همانطور که در شکل. 30wt٪ از PTFE شارژ باتری شروع ولتاژ 0.95V، و پس از 1700 ثانیه 1.85V می رسد، ولتاژ سلول اولیه 10٪ PTFE 1.05V بود، و بعد از سال 2000 ثانیه 1.85V می رسد. هر دو سلول قبل از ولتاژ 1.85V می رسد، الکترود منفی تولید H2 پدیده مشخص نیست، اما پس از رسیدن به نرخ تولید 1.85V H2 از الکترود منفی تا حد زیادی افزایش یافته است، پس ما هم می توانید ببینید منحنی ولتاژ به نظر می رسد بسیاری از نوسانات کوچک، عمدتا به دلیل حباب H2 شروع به شکل بر روی سطح الکترود ( وقتی حباب H2 پوشش سطح الکترودها، ولتاژ شروع به افزایش، زمانی که H2 ترک حباب، افت ولتاژ)، نرخ نهایی نسل H2 O2 است حدود دو برابر، این اتهام را به دست آورد، نشان می دهد که نمی توان آن را به طور کامل در H الکترود متخلخل ذخیره می شود این فرآیند همچنین به پایان رسید.
پس از "پروتون" در بالا شرح باتری به طور کامل شارژ، مجاز به ایستادن آزمون تخلیه 30min به منظور قادر به ارائه الکترود متخلخل H کاملا رها می انجام شد، شاهین حیدری محتوای PTFE از 30wt٪ و 10wt٪ از دو سلول توسعه داده شد یک سیستم گام به جریان تخلیه (به عنوان زیر نشان داده شده)، به منظور کاهش آزمایش قطبش نشان می دهد که عملکرد یک الکترود ترجیحا 10٪ PTFE، فرآیند شارژ می تواند ذخیره شده 1wt٪ از H، و می تواند فرآیند ترخیص انتشار 0.8wt٪، برگشت پذیری خوب نشان داد.
از مقدمه فوق، ما به راحتی می توانیم ببینیم که باتری به اصطلاح "پروتون" در واقع یک محصول است که ترکیبی از یک سلول سوختی و مواد ذخیره سازی هیدروژن است. H تولید شده در طول فرایند شارژ در مواد ذخیره سازی هیدروژن ذخیره می شود. O2 به اتمسفر، فرآیند تخلیه شده است به طور کامل مطابق با حالت سلول سوختی کار می کند. اگر چه این یک طراحی بسیار خوب است، اما در 'پروتون، شرایط فنی در حال حاضر از باتری لیتیوم یون در عملکرد باتری است که هنوز هم وجود دارد شکاف بزرگ، برای مثال، از چگالی انرژی حجمی مربوط می شود، تنها در مورد باتری پروتون 100Wh / L، و چگالی جریان انرژی حجمی از باتری لیتیوم یون تا 600Wh / L، علاوه بر شارژ بهره وری، پروتون نیز اجازه شک سلول کوچک، فرآیند شارژ خواهد مقادیر زیادی از H2 تولید، H2 در نهایت به دور از الکترود، و نه ذخیره شده در الکترود، که منجر به بهره وری کولمبیک (coulombic)، پروتون، باتری ناچار بسیار کم است. به طور کلی، "پروتون سلول ایده خوبی است، به طور گسترده ای H منابع عنصری، قیمت پایین، اما این دیدگاه را از سطح فعلی تکنولوژی، باتری، پروتون، نیاز به یک جاده راه طولانی، تنها واقعا حل مشکلات فوق، 'پروتون، تنها باتری ها ممکن است وضعیت باتری های لیتیوم یون را به چالش بکشند.
