再也不需要锂！澳洲大学发明可充电质子电池

 澳洲皇家墨尔本理工大学（RMIT）的研究人员率先研发出了全球第一款可充电质子电池，并表示在 5~10 年内即可上市，将挑战现有的锂电池技术——其特点便是用廉价的碳和水取代了昂贵且资源稀缺的锂材料。

最新的实验结果表明，用酚醛树脂制成的多孔活性炭电极能在电极中储存约1wt%的氢。即使质子电池远没有被优化，每单位质量的能量已经可以与市售的锂离子电池相媲美，最大电池电压是1.2伏。

其实早在2014年，RMIT团队就已经发现，具有用于储存氢的金属合金电极的质子电池可以工作，但其可逆性和可再充电性太低。此外，所使用的合金中含有稀土元素，因此它既重又昂贵。

而这款质子电池结合了氢燃料电池的优势是一种相当环保的电池，且不需要金属即可制造。而最新的技术甚至令此过程可逆，亦即可充电。在质子电池的充电过程中，电极中的碳与生成的质子结合通过在电源的帮助下分解水。质子再次释放并通过可逆燃料返回，与空气中的氧形成水来发电。且与化石燃料不同，碳在该过程中不会燃烧或造成排放。

而技术的关键在于，充电过程中，由可逆燃料电池中的水分解产生的质子通过细胞膜传导，并借助于施加的电压提供的电子直接与存储材料结合，而不形成氢气。其能量效率之所以能与锂离子电池相媲美，就是因为避免了氢气逸出和分裂成质子造成的损失。——也是这项技术突破最引人注目的地方。

首席研究员 John Andrews 教授指出，原有的氢燃料电池不仅很难回充，且仍然需要使用单价高昂的稀有金属，然其研发的质子电池技术迈出了朝向未来环保能源关键的一步。他强调，质子电池主要是由碳构成，与储氢合金和锂等金属相比，是更为丰富且便宜的原料，可缓解现今能源储存技术对稀有金属的需求。

不仅如此其性能也相当的好，据实验结果显示，5.5 平方公分活性内表面积即可储存与一般市售锂离子电池相当的能量，而且这还是未被优化的原型。John Andrews 表示，未来的工作将集中在通过如石墨烯等原子级薄层碳基材料进一步提高电池性能及能量密度，并挑战锂离子电池的市场地位，广泛应用在电网及家庭储能。甚至作为太阳能、风能的后备。

研究结果已发布在国际氢能杂志上，而研究室目前建立的原型是仅有 1.2V 的小电池，最新版本将提供集成的可充电单元。此研究有部分是得到了澳洲国防科学技术组和美国海军研究全球办公室的资助。

参考文献：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319918302714