باتری‌های جریان پروتون، جایگزینی برای لیتیوم- پلیمر

همزمان با ورود خودروهای بر مبنای پیل‌های سوختی هیدروژنی به بازار، دانشمندان در دانشگاه RMIT استرالیا با استفاده از مفهوم جریان پروتون، به روش جدیدی برای استفاده از انرژی هیدروژن دست یافته اند. باتری‌های بر مبنای این روش در آینده می‌توانند به عنوان جایگزینی برای باتری‌های لیتیوم- پلیمر به کار روند. ابزارهای بر مبنای جریان پروتون برخلاف روش‌های معمول بهره‌گیری از انرژی هیدروژن، به سیستم‌های ساخت، ذخیره و بازیابی هیدروژن برای عملکرد نیاز ندارند؛ در نتیجه می‌توانند به عنوان یک باتری معمولی به کار روند.

سیستم‌های رایج از برقکافت آب برای دستیابی به هیدروژن و اکسیژن بهره می‌برند که با ذخیره‌ی گاز هیدروژن و استفاده از آن‌ها در پیل‌های سوختی در اثر واکنش شیمیایی مجدد میان مولکول‌های هیدروژن و اکسیژن موجود در هوا، میزان مشخصی الکتریسیته تولید و از آن استفاده می‌شود. باتری‌های جریان پروتون قدری متفاوت عمل می‌کنند؛ آن‌ها با قرار‌دادن یک الکترود هیدرید فلزی در یک پیل سوختی غشای بازگشت‌پذیر تبادل پروتون (PEM) کار می‌کنند.

proton-flow-battery-3

نکته‌ی کلیدی در اینجا همراه‌کردن الکترود انباری با یک پیل سوختی بازگشتی است. در حقیقت در اینجا مرحله تبدیل پروتون به گاز و استفاده مجدد از آن حذف شده است و هیدروژن در هیدرید فلزی به طور مستقیم و در حالت جامد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در طی فرایند شارژ‌شدن، به جای جدا‌کردن اکسیژن و هیدروژن با برقکافت آب و ذخیره‌ی گاز هیدروژن، باتری به طور مستقیم پروتون‌ها (یون‌های هیدروژن) را می‌گیرد. این پروتون‌ها هنگام شکافته‌شدن آب به طور مستقیم با الکترون‌ها و ذرات فلزی ذخیره می‌شوند. این ساز‌و‌کار، انرژی را مستقیماً به حالت جامد هیدرید فلزی ذخیره می‌کند که با توجه به برگشت‌پذیر بودن فرآیند در برخورد با اکسیژن آب و الکتریسیته تولید می‌شوند.

از آن جایی که در هنگام شارژ تنها به جریان آب و در هنگام دشارژ شدن تنها به جریان هوا نیاز است، این سیستم به عنوان باتری جریان پروتون نام گذاری شده است. استفاده از این سامانه نسبت به باتری‌های لیتیوم- یون به دلایل زیست محیطی بسیار به صرفه‌تر است. درحقیقت این سامانه، بازدهی معادل با باتری‌های لیتیوم یون دارد؛ ولی دانسیته انرژی بالاتری را به دست می‌دهد.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی International Journal of Hydrogen Energy به چاپ رسیده است.

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید