碳质子电池是否能取代锂离子电池

“哪一种电池的能源密度能与锂离子电池相媲美？”这是一个人们经常提及的问题。在未来几年可能不会出现这种情况。但是澳大利亚皇家墨尔本理工学院的研究表明，终有一天，碳质子电池有可能取代锂离子电池。

墨尔本理工学院的一个研究小组设计并制造了一种使用环保碳电极，水和可渗透膜来存储电能的质子电池。

研究小组的首席研究员JohnAndrews教授说，“我们的最新进展是朝着廉价、可持续发展的质子电池迈进的关键一步，这将有助于满足未来的能源需求，而不会进一步破坏已经脆弱的生态环境。随着全球采用清洁环保的可再生能源，将减少温室气体排放，应对气候变化，因此，对于电池储能的需求市场将是巨大的。”

“质子电池是满足储能需求的众多潜在贡献者之一。采用质子电池供电可能比使用锂离子电池更加经济。碳是质子电池中的主要资源，与采用储氢合金的燃料电池和锂离子电池所需的锂金属相比，碳资源丰富并且价格低廉。我们未来的工作将集中在通过使用原子级薄层碳材料（如石墨烯）进一步提高充放电性能和能量密度，其目标是质子电池与锂离子电池展开真正的竞争。”Andrews说。

这种质子电池是一种两全其美的产品，它结合了氢燃料电池和锂离子电池的优点。氢燃料电池对环境无害，但能量密度不高。锂离子电池虽然能量密度大，但需要采用稀有材料锂，并且不利于环保。

据《科学日报》报道，“其最新的版本将碳电极与固态燃料电池结合在一起，并提供一个可逆的燃料电池，以提供一个可集成的充电单元。

在充电过程中，由可逆燃料电池中的水分解产生的质子通过细胞膜传导，并借助于由施加的电压提供的电子，直接与储能材料结合，而不形成氢气。在供电模式下，这个过程是相反的。氢原子从储存介质中释放出来，失去一个电子，并再次变成质子。这些质子然后通过细胞膜返回，在那里它们与来自外部电路的氧和电子结合，并重新形成水。

质子电池的主要潜在优势是具有比传统的氢燃料电池系统高得多的能源效率，可以使其与锂离子电池相媲美。并消除了与析氢和分裂回质子有关的能量损失。”

质子电池已经在墨尔本理工学院进行探索和研究，而新开发的碳质子电池已经可以产生与锂离子电池相同的每单位质量的能量。