Нові протонні батареї для зберігання мегаватних поновлюваних джерел енергії
Дослідники Університету RMIT планують розробити мегаватну версію своєї запатентованої системи зберігання енергії на основі протонної батареї, яка використовує вугільний електрод як накопичувач водню в поєднанні з реверсивним паливним елементом для виробництва електроенергії.
Команда заявила, що продемонструвала протонну батарею як робочий пристрій і тепер співпрацюватиме з італійським міжнародним постачальником автомобільних компонентів Eldor Corp. над створенням прототипу установки з ємністю зберігання, що відповідає потребам низки побутових і комерційних застосувань, включаючи великомасштабні сховища та електромобілі.
Провідний дослідник RMIT професор Джон Ендрюс сказав, що метою співпраці є “масштабування системи від ватта до кіловата і, зрештою, до мегаватного масштабу”.
Ендрюс з Лабораторії сталої водневої енергетики RMIT (SHEL) сказав, що нещодавні вдосконалення технології протонних батарей означають, що вона стає конкурентоспроможною як вуглецево-нейтральна альтернатива домінуючій літій-іонній технології.
“Оскільки світ переходить на непостійну відновлювану енергію для досягнення нульового рівня викидів парникових газів, додаткові варіанти зберігання, які є ефективними, дешевими, безпечними та мають надійні ланцюги постачання, будуть користуватися високим попитом”, – сказав він. “Саме тут протонна батарея, яка є дуже справедливою та безпечною технологією, може мати реальну цінність, і саме тому ми прагнемо продовжувати розробляти її як життєздатну комерційну альтернативу”.
Протонна батарея RMIT використовує вугільний електрод для зберігання водню, який був розщеплений з води, а потім працює як водневий паливний елемент для виробництва електроенергії.
Під час заряджання вуглець в електроді зв’язується з протонами, що утворюються при розщепленні води, за допомогою електронів з джерела живлення. Під час розряджання протони вивільняються з вугільного електрода і проходять через мембрану, де з’єднуються з киснем з повітря, утворюючи воду – реакція, яка генерує енергію. На відміну від викопного палива, вуглець не горить і не спричиняє викидів у процесі.
За словами Ендрюса, протонна батарея дозволяє уникнути енерговитратних етапів зберігання газоподібного водню під високим тиском, а потім знову розщеплення молекул цього газу в паливних елементах.
“Наша протонна батарея має набагато менші втрати, ніж звичайні водневі системи, що робить її безпосередньо порівнянною з літій-іонними батареями з точки зору енергоефективності”, – сказав він. “Наша батарея має масу енергії на одиницю маси, яку вже можна порівняти з комерційно доступними літій-іонними батареями, при цьому вона набагато безпечніша і краща для планети з точки зору вилучення меншої кількості ресурсів з землі. Наша батарея також потенційно здатна дуже швидко заряджатися”.
Дослідники також вказали на екологічні та економічні переваги своєї технології, зазначивши, що вона не залежить від дефіцитних природних ресурсів і уникає проблем, пов’язаних із закінченням терміну експлуатації, що притаманні деяким технологіям відновлюваної енергетики.
“Основним ресурсом, що використовується в нашій протонній батареї, є вуглець, який є в достатку, доступний у всіх країнах і дешевий порівняно з ресурсами, необхідними для інших типів акумуляторів, таких як літій, кобальт і ванадій, – кажуть дослідники. “Крім того, протонна батарея не створює жодних екологічних проблем в кінці терміну служби, оскільки всі компоненти та матеріали можуть бути відновлені, повторно використані або перероблені”.