Новые протонные батареи для накопителей возобновляемой энергии мегаваттного диапазона
Исследователи Университета RMIT планируют разработать мегаваттную версию запатентованной ими системы хранения энергии на основе протонных батарей, в которой в качестве накопителя водорода используется углеродный электрод, а для производства электроэнергии — реверсивный топливный элемент.
Команда заявила, что продемонстрировала работоспособность протонной батареи и теперь будет сотрудничать с итальянским международным поставщиком автомобильных компонентов Eldor Corp. для создания прототипа устройства с емкостью накопителя, отвечающей потребностям ряда бытовых и коммерческих приложений, включая крупномасштабные накопители и электромобили.
Ведущий исследователь RMIT профессор Джон Эндрюс заявил, что целью сотрудничества является «расширение масштабов системы от ватта до киловатта и, в конечном счете, до мегаватта».
По словам Эндрюса, сотрудника Лаборатории устойчивой водородной энергетики (SHEL) RMIT, недавние конструктивные усовершенствования технологии протонной батареи позволили ей стать конкурентоспособной в качестве углеродно-нейтральной альтернативы доминирующей литий-ионной технологии.
«По мере того как мир переходит на периодически возобновляемые источники энергии для достижения нулевого уровня выбросов парниковых газов, дополнительные варианты хранения энергии, эффективные, дешевые, безопасные и с надежными цепочками поставок, будут пользоваться большим спросом», — сказал он. «Именно в этом случае протонный аккумулятор, который является очень справедливой и безопасной технологией, может иметь реальную ценность, и именно поэтому мы стремимся продолжить его разработку в качестве жизнеспособной коммерческой альтернативы».
Протонная батарея RMIT использует углеродный электрод для хранения водорода, расщепленного из воды, и затем работает как водородный топливный элемент для производства электроэнергии.
Во время зарядки углерод в электроде связывается с протонами, образующимися при расщеплении воды с помощью электронов из источника питания. При разрядке протоны высвобождаются из углеродного электрода и проходят через мембрану, соединяясь с кислородом воздуха, образуя воду, в результате чего вырабатывается электроэнергия. В отличие от ископаемого топлива, углерод при этом не горит и не производит выбросов.
По словам Эндрюса, протонный аккумулятор позволяет избежать энергозатратных этапов хранения газообразного водорода под высоким давлением, а затем повторного расщепления молекул этого газа в топливных элементах.
«Наша протонная батарея имеет гораздо меньшие потери, чем традиционные водородные системы, что делает ее напрямую сравнимой с литий-ионными батареями по энергоэффективности», — сказал он. «Наша батарея по соотношению энергии на единицу массы уже сопоставима с коммерчески доступными литий-ионными батареями, при этом она гораздо безопаснее и лучше для планеты с точки зрения использования меньшего количества ресурсов из недр земли. Кроме того, наша батарея потенциально способна к очень быстрой зарядке».
Исследователи также указали на экологические и экономические преимущества своей технологии, заявив, что она не использует дефицитные природные ресурсы и позволяет избежать проблем с окончанием срока службы, связанных с некоторыми технологиями возобновляемой энергетики.
«Основным ресурсом, используемым в нашей протонной батарее, является углерод, который в изобилии доступен во всех странах и дешев по сравнению с ресурсами, необходимыми для других типов аккумуляторных батарей, таких как литий, кобальт и ванадий», — говорят исследователи. «Кроме того, при использовании протонной батареи не возникает экологических проблем, связанных с окончанием срока службы, поскольку все компоненты и материалы могут быть восстановлены, повторно использованы или переработаны».