Ученые из университета RMIT в Австралии собрали протонный аккумулятор, который в будущем должен заменить литий-ионные батареи и значительно удешевить хранение энергии.
Проблема увеличения энергоемкости аккумуляторов давно стоит перед инженерами, но ни один из прототипов так до сих пор и не смог полностью заменить литий-ионные батареи, которые используются в большинстве электронных устройств, таких как, например, смартфоны. Ученые из австралийского университета RMIT, возможно, придумали достойную замену – накопитель энергии на основе углерода.
Во время зарядки протоны, выделенные из воды в обратимом топливном элементе, проходят сквозь клеточную мембрану и соединяются с углеродом благодаря электронам, которые подаются с напряжением. Газообразный водород при этом не возникает. Во время использования аккумулятора этот процесс течет в обратном направлении. Атомы водорода высвобождаются из углеродного хранилища, теряют электроны и вновь становятся протонами. Протоны, пройдя через мембрану, объединяются с кислородом и превращаются в воду.
Основным преимуществом такой установки, по словам профессора Джона Эндрюса, является низкая стоимость производства и безопасность для окружающей среды. Он комментирует: «По мере того как мир движется к возобновляемым источникам энергии, которые снизили бы парниковый эффект и изменение климата, требования к хранению электрической энергии будут возрастать. Протонный аккумулятор – это лишь один из потенциальных вариантов хранения энергии. Батареи на основе протонов могут быть гораздо экономичнее, чем литий-ионные, которые сделаны из довольно пугающих материалов».
Эксперимент над аккумулятором / International Journal of Hydrogen Energy
Инженеры показали в эксперименте, что их небольшой протонный аккумулятор с площадью поверхности 5,5 квадратных сантиметров уже способен хранить столько же энергии на единицу массы, сколько хранит обычная литиевая батарея.
В будущем ученые предполагают использовать протонные аккумуляторы в электромобилях и умных домах, подобных тому, что показывал Илон Маск в 2016 году.