Протонные батареи эффективно используют дешевый углерод вместо лития
Мировая энергетика остро нуждается в революционном накопителе энергии, который сменит устаревшие по всем параметрам, но пока безальтернативные для массового использования литий-ионные батареи. Еще одним кандидатом на эту роль, стараниями ученых из Мельбурна, стали так называемые «протонные аккумуляторы», комбинация топливной ячейки и химической батарейки.
В основе конструкции лежат электроды из модифицированного углерода, например, графена с его высокой абсорбирующей способностью. Плюс клеточная мембрана, которая позволяет разделять обычную воду на кислород и водород, чьи ионы сразу же поглощаются углеродными электродами. Это процесс зарядки, а при разрядке ионы высвобождаются – электроны образуют электрический ток и отдают энергию, протоны объединяются с другими электронами из окружающей среды и кислородом, превращаясь в воду.
Можно сказать, что главным «рабочим веществом» в данном случае являются как раз протоны водорода, но не это главное. В процессе зарядки-разрядки, в отличие от топливных элементов, не создается взрывоопасный газообразный водород. И отсутствуют потери энергии, связанные с изменением агрегатного состояния вещества, поэтому эффективность такой конструкции сравнима с литий-ионными батареями.
А в чем же преимущество протонных аккумуляторов перед литий-ионными? Углерод дешевле, а в модифицированной форме гораздо надежнее и удобнее в обращении, чем литий. Прототип батареи на 1,2 В успешно прошел испытания, теперь ученые решают вопрос масштабирования своей разработки. В перспективе, она может составить конкуренцию всем существующим образцам батарей.