Li peso atómico de 3, peso ligero hacen muy adecuados como portadores de batería química, la densidad de energía puede ser mejorar en gran medida la batería, la batería de corriente de iones de litio densidad de energía de peso ha alcanzado 250Wh / kg o más, y es Yendo hacia la meta de 300Wh / kg, muchos fabricantes de baterías eléctricas ya han afirmado que la potencia específica de su propia batería ha alcanzado más de 300Wh / kg.
Si echamos un breve vistazo a la tabla periódica de elementos químicos, podemos ver que hay un elemento más claro sobre el elemento Li-H. El elemento H es el más claro en su naturaleza y el elemento más común en el universo (no lo considere). H isótopos). núcleos de H de solamente uno de los núcleos elementos exteriores de protones tienen una rotación electrónica alrededor del núcleo, cuando los átomos de H pierden electrones después de haber convertido en una carga positiva de un protón expuesto, sólo el peso de la Li + 1/7, se puede decir que es un portador casi perfecto para baterías químicas.
Sin embargo, hay una aplicaciones de baterías de iones de hidrógeno -H elemento obstáculo insuperable está usualmente presente en forma de gas H2, a diferencia de elemento de Li en forma de metal sólido, lo que aumenta considerablemente la dificultad de elementos de almacenamiento H (si somos capaces de preparar Metal hidrógeno, me temo que toda la industria de almacenamiento de energía se subvertirá. Por lo tanto, el portador común de H + para baterías químicas es principalmente pilas de combustible de hidrógeno, los elementos H se almacenan en forma de H2 o metal de almacenamiento de hidrógeno en la batería. . utilizando H2 introducida en el ánodo poroso en la pila de combustible, la pérdida de electrones en H +, O2 en el aire para obtener los electrones en el cátodo poroso, y el electrolito de H + para formar agua. recientemente, Australia Royal Melbourne Institute of Technology Shahin el material de almacenamiento de hidrógeno Heidari combina con una pila de combustible, capaz de desarrollar una carga de la batería 'protón'. electrodo de carbono poroso hecho de una resina fenólica y politetrafluoroetileno capaz de 1% en peso H, y de nuevo en el proceso de descarga Liberado 0.8% de H, que muestra una alta capacidad de almacenamiento de hidrógeno y reversibilidad.
batería de protones es una combinación de células de combustible y una batería de almacenamiento de las ventajas de la batería de almacenamiento de energía híbrido, al cargar, H2O se electroliza a H y O, H pasará a través de una membrana de ácido perfluorosulfónico de unión con el material de almacenamiento de hidrógeno , evitando así H2. almacenada en el proceso de descarga H perderá un electrón generación de H +, entra en solución (que se muestra a continuación). concepto de celda de protones fue propuesto por primera vez por Andrews y Seif Mohanmmadi, a Ni, Co , la y Ce como el material de aleación de almacenamiento de hidrógeno, y la necesidad de proporcionar la suficiente fuente de flujo de agua de H, es también conocido como la batería 'flujo de protones'.
Early eficiencia de la batería '' protones es baja, cuando el hidrógeno de absorción de metal capaz de almacenar carga de 0,6% en peso H, pero en el proceso de descarga puede ser emitida solamente 0,01% en peso, principalmente porque el elemento de metal entre H lo que resulta en una fuerza de unión química es demasiado grande, lo que lleva a H no puede ser almacenada se libera de nuevo. Además, la presencia de Ni átomos de catálisis, lo que resulta en la carga del proceso, además de H se almacenará en la aleación, habrá una porción considerable de la H H2, que conduce a culómbica eficiencia de la batería es demasiado baja, además de la aleación de almacenamiento de hidrógeno altos precios también limitan su promoción y aplicación. en 2002 Jurewicz et al encontraron que la capacidad de almacenamiento de hidrógeno electroquímico carbón activado (hasta 1.8wt%) , proporciona una nueva forma de pensar (por debajo de algunos de los materiales de carbono tiene una capacidad de almacenamiento de hidrógeno de la capacidad de almacenamiento de hidrógeno) de solución de baterías protones 'con problemas.
A lo largo de las ideas anteriores, Shahin Heidari de Andrews y Seif Mohanmmadi propusieron diseño de celda mejorada 'protones', en lugar de utilizar un hidrógeno electrodo de carbono poroso absorbente de aleación, y para aumentar la solución de ácido fuerte sobre la base del ácido perfluorosulfónico que el protón en el electrolito sólido conductor, mejora significativamente el rendimiento 'protón' de la batería, la batería está diseñado como se muestra en la figura.
diseño de la célula Shahin Heidari utiliza dos electrodo negativo de almacenamiento de hidrógeno, en el que el contenido de PTFE de politetrafluoroetileno de 10% en peso y 30% en peso, respectivamente ,, las dos células 80mA constante de la curva de carga de corriente como se muestra en la Fig. 30% en peso de PTFE la carga de la batería se inicia voltaje de 0.95V, y después de 1700 segundos alcanza 1.85V, la tensión de celda inicial de 10% de PTFE era 1.05V, y después de 2000 segundos alcanza 1.85V. tanto las células antes de que la tensión alcanza 1.85V, el electrodo negativo producido H2 fenómeno no está clara, pero después de alcanzar la tasa de generación de H2 1.85V del electrodo negativo se incrementó en gran medida, a continuación, también puede ver las curvas de tensión aparecen muchas pequeñas fluctuaciones, principalmente debido a las burbujas de H2 se empiezan a formar en la superficie del electrodo ( cuando las burbujas H2 cubren la superficie de los electrodos, la tensión empieza a subir, cuando el H2 de salir de la burbuja, la caída de tensión), la tasa final de la generación de H2 O2 se consigue aproximadamente dos veces, lo que indica que no se puede almacenar completamente en H electrodo poroso, el cargo este proceso también se terminó.
Después de la 'protón' descrita anteriormente de la batería completamente cargada, se dejó reposar prueba de descarga de 30 minutos se llevó a cabo con el fin de ser capaz de presentar el electrodo poroso H completamente liberado, Shahin Heidari un contenido de PTFE de 30% en peso y 10% en peso de las dos células se desarrollaron un sistema de paso de descarga de corriente (como se muestra a continuación), a fin de reducir los experimentos de polarización muestran que el rendimiento de un electrodo es preferiblemente 10% de PTFE, el proceso de carga se puede almacenar 1% en peso de H, y puede liberar el proceso de descarga 0.8wt%, mostró una buena reversibilidad.
De la introducción anterior, podemos ver fácilmente que la llamada batería de "protones" es en realidad un producto que combina una pila de combustible y un material de almacenamiento de hidrógeno. El H generado durante el proceso de carga se almacena en el material de almacenamiento de hidrógeno. O2 en la atmósfera, el proceso de descarga se opera completamente de acuerdo con el modo de la pila de combustible. Aunque este es un diseño muy bueno, pero en las condiciones actuales técnicas 'protón' de la batería de iones de litio en el rendimiento de la batería todavía hay una gran brecha, por ejemplo, de se refiere a la densidad de energía volumétrica, sólo alrededor de la batería de protones 100Wh / L, y la densidad de energía volumétrica actual de la batería de iones de litio de hasta 600Wh / L, además de la eficiencia de carga 'de protones también dejar pequeña duda celular, proceso de carga se producen grandes cantidades de H2, el H2 con el tiempo de distancia desde el electrodo, y no se almacenan en el electrodo, lo que conduce a la eficiencia coulombiana 'protón' batería inevitablemente muy baja. en general, las células 'protón' La idea es muy buena. El elemento H tiene una amplia gama de fuentes y precios bajos. Sin embargo, desde el estado actual de la tecnología, la batería de "protones" necesita un largo camino por recorrer. Solo el problema anterior está realmente resuelto. Solo es posible que las baterías desafíen el estado de las baterías de iones de litio.
