能量密度與鋰電池媲美,便宜質子電池目標成家庭儲能

2023-07-28 15:30:00    編輯: Daisy Chuang
導讀 澳洲墨爾本皇家理工大學(RMIT)團隊表示,已經成功開發出新型便宜、還可回收的質子液流電池,並成功將能量密度提高 2 倍,質量能量密度達到 245 Wh/kg,足以挑戰挑戰市售鋰離子電池,未來有一天...


澳洲墨爾本皇家理工大學(RMIT)團隊表示,已經成功開發出新型便宜、還可回收的質子液流電池,並成功將能量密度提高 2 倍,質量能量密度達到 245 Wh/kg,足以挑戰挑戰市售鋰離子電池,未來有一天能應用在家庭、商用儲能與電動車。

目前特斯拉 Model 3 鋰離子電池的能量密度為 260 Wh/kg,而質子液流電池沒有使用任何的鋰金屬,可以避免現在儲能遇到的鋰、鈷、鎳等電池原材料漲價、匱乏以及對單一區域的依賴,不用擔心電池供應鏈與回收問題。

那麼質子液流電池為何?基本上這是另一種用氫來儲存能量的方式,團隊指出,質子電池的工作原理類似於可逆的燃料電池,在充電時加水,分解出帶正電的氫離子並釋放氧氣,如果是傳統的氫處理方式,就會再壓縮液化氫氣,或是加工成氨氣,質子電池則是直接儲存氫質子(hydrogen protons),浸泡在稀酸的多孔活性碳電極能保留氫,如果要放電,添加氧氣產生水即可釋放能量。

根據論文,團隊的想法包括在製備電極前,先真空乾燥活性碳粉末以去除其中的水分,再將整顆電池溫和地加熱到 70°C,以及更換氧氣側氣體擴散層(GDL)為更薄的纖維片。結果顯示,這讓質子電池單位重量儲存能量成長三倍,密度為每公克 882 焦耳,大約相當於 245 Wh/kg,與目前商用鋰電池相當。

如果質子電池順利商用,團隊認為,比起高壓氣罐或高腐蝕性氨相比,這顯然是種相當安全穩定的氫氣運輸方式,能儲存好長一段時間,充電速度也快。而且還相對便宜,不需要鋰或任何其他稀有金屬,能使用豐富的材料和較便宜製造程序,還是 100% 可回收的。

首席研究員 John Andrews 表示,電池的單位質量能量密度已經可以跟市售鋰離子電池媲美,還不需要鋰、鈷和釩等稀有金屬,主要是每個國家都有、儲量豐富的碳,所有組件和材料也都能重複使用或回收。

只是團隊仍在努力將質子電池商業化,也還不確定什麼時候能實現。Andrews 表示,我們期待與 Eldor 合作在墨爾本與義大利進一步開發技術,製造出能滿足家庭和商業儲存的原型電池,這次合作的目的是將系統從瓦特擴大到 KW,並最終擴大到 MW 規模。

(首圖展示出的質子電池能為電風扇供電幾分鐘,來源:)



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