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安全储氢:可充电质子电池的潜在优势

类别:进出口贸易资讯   发布时间:2025-01-29 17:18   浏览:

  

  新南威尔士大学化学学院(New South Wales’ School of Chemistry)的一组科学家已经开发出一种能够储存质子的有机材料,并在实验室中使用它来制造可充电的质子电池。

  通过利用氢离子(质子)而不是传统的锂,这种电池有望解决能源存储中的关键挑战,包括资源稀缺、环境影响、安全性和成本。

  发表在德国科学杂志《Angewandte Chemie》上的新发现强调了电池快速储存能量的能力,持续时间更长,并且在气温零度以下表现良好。

  新南威尔士大学化学学院教授Chuan Zhao表示,使用这种材料,研究人员可以制造出一种全有机质子电池,这种电池在室温和零度以下的冷冻气温下都有效。

  与新南威尔士大学SoC博士候选人Sicheng Wu合作,与新南威尔士大学工程学院和澳大利亚核科学技术组织(ANSTO)合作开发了这种名为四氨基苯醌(TABQ)的材料,可以利用氢键网络支持质子的快速运动。

  “研究得出结论,质子电池可能是下一代储能设备的先驱,是锂离子电池等其他电池的可持续替代品。锂离子电池已经成为储能应用的主导产品,但它们有很多局限性,”Wu说。

  “锂是一种有限的资源,在地球上的分布并不均匀,所以一些国家可能无法获得低成本的锂资源,这在快速充电应用、安全性方面可能具有挑战性,而且它们在低温下的效率很低。”

  Wu说,质子电池有很多好处,但目前用于质子电池的电极材料,有些是由有机材料制成的,有些是由金属制成的,很重,而且成本仍然很高。

  Wu说,虽然他们的研究还没有找到适合电网规模储能的解决方案,但质子电池的低成本、高安全性和快速充电性能有可能在各种情况下使用,包括大规模储能。

  “为了提高可再生能源的使用,我们必须开发一些更有效的能源集成技术,我们的质子电池设计是一个很有前途的试验,”吴说。

  “我们已经设计了一种非常好的阳极材料,未来的工作将转移到阴极侧。我们将继续设计具有更高氧化还原电位范围的新型有机材料,以提高电池输出电压。”

  “质子传输是自然界最基本的过程之一,从人体到植物,所以我们实际上可以研究如何将这种有机分子用于广泛的应用,比如储氢,”Zhao说。

  “分子氢(H2)非常活泼,因此难以储存和运输,这是目前氢工业的瓶颈。然而,氢也以稳定的形式存在:质子(H)。”