澳洲皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT)的研究人員率先研發(fā)出了全球第一款可充電質(zhì)子電池，并表示在5~10年內(nèi)即可上市，將挑戰(zhàn)現(xiàn)有的鋰電池技術(shù)——其特點便是用廉價的碳和水取代了昂貴且資源稀缺的鋰材料。

最新的實驗結(jié)果表明，用酚醛樹脂制成的多孔活性炭電極能在電極中儲存約1wt%的氫。即使質(zhì)子電池遠沒有被優(yōu)化，每單位質(zhì)量的能量已經(jīng)可以與市售的鋰離子電池相媲美，最大電池電壓是1.2伏。

其實早在2014年，RMIT團隊就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有用于儲存氫的金屬合金電極的質(zhì)子電池可以工作，但其可逆性和可再充電性太低。此外，所使用的合金中含有稀土元素，因此它既重又昂貴。

這款質(zhì)子電池結(jié)合了氫燃料電池的優(yōu)勢是一種相當(dāng)環(huán)保的電池，且不需要金屬即可制造。而最新的技術(shù)甚至令此過程可逆，亦即可充電。在質(zhì)子電池的充電過程中，電極中的碳與生成的質(zhì)子結(jié)合通過在電源的幫助下分解水。質(zhì)子再次釋放并通過可逆燃料返回，與空氣中的氧形成水來發(fā)電。且與化石燃料不同，碳在該過程中不會燃燒或造成排放。

技術(shù)的關(guān)鍵在于，充電過程中，由可逆燃料電池中的水分解產(chǎn)生的質(zhì)子通過細胞膜傳導(dǎo)，并借助于施加的電壓提供的電子直接與存儲材料結(jié)合，而不形成氫氣。其能量效率之所以能與鋰離子電池相媲美，就是因為避免了氫氣逸出和分裂成質(zhì)子造成的損失。——也是這項技術(shù)突破最引人注目的地方。

首席研究員JohnAndrews教授指出，原有的氫燃料電池不僅很難回充，且仍然需要使用單價高昂的稀有金屬，然其研發(fā)的質(zhì)子電池技術(shù)邁出了朝向未來環(huán)保能源關(guān)鍵的一步。他強調(diào)，質(zhì)子電池主要是由碳構(gòu)成，與儲氫合金和鋰等金屬相比，是更為豐富且便宜的原料，可緩解現(xiàn)今能源儲存技術(shù)對稀有金屬的需求。

不僅如此其性能也相當(dāng)?shù)暮茫瑩?jù)實驗結(jié)果顯示，5.5平方公分活性內(nèi)表面積即可儲存與一般市售鋰離子電池相當(dāng)?shù)哪芰浚疫@還是未被優(yōu)化的原型。JohnAndrews表示，未來的工作將集中在通過如石墨烯等原子級薄層碳基材料進一步提高電池性能及能量密度，并挑戰(zhàn)鋰離子電池的市場地位，廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)及家庭儲能。甚至作為太陽能、風(fēng)能的后備。

研究結(jié)果已發(fā)布在國際氫能雜志上，而研究室目前建立的原型是僅有1.2V的小電池，最新版本將提供集成的可充電單元。此研究有部分是得到了澳洲特種科學(xué)技術(shù)組和美國海軍研究全球辦公室的資助。