“哪一種電池的能源密度能與鋰離子電池相媲美？”這是一個(gè)人們經(jīng)常提及的問題。在未來幾年可能不會(huì)出現(xiàn)這種情況。但是澳大利亞皇家墨爾本理工學(xué)院的研究表明，終有一天，碳質(zhì)子電池有可能取代鋰離子電池。

墨爾本理工學(xué)院的一個(gè)研究小組設(shè)計(jì)并制造了一種使用環(huán)保碳電極，水和可滲透膜來存儲(chǔ)電能的質(zhì)子電池。

研究小組的首席研究員JohnAndrews教授說，“我們的最新進(jìn)展是朝著廉價(jià)、可持續(xù)發(fā)展的質(zhì)子電池邁進(jìn)的關(guān)鍵一步，這將有助于滿足未來的能源需求，而不會(huì)進(jìn)一步破壞已經(jīng)脆弱的生態(tài)環(huán)境。隨著全球采用清潔環(huán)保的可再生能源，將減少溫室氣體排放，應(yīng)對氣候變化，因此，對于電池儲(chǔ)能的需求市場將是巨大的。”

“質(zhì)子電池是滿足儲(chǔ)能需求的眾多潛在貢獻(xiàn)者之一。采用質(zhì)子電池供電可能比使用鋰離子電池更加經(jīng)濟(jì)。碳是質(zhì)子電池中的主要資源，與采用儲(chǔ)氫合金的燃料電池和鋰離子電池所需的鋰金屬相比，碳資源豐富并且價(jià)格低廉。我們未來的工作將集中在通過使用原子級(jí)薄層碳材料（如石墨烯）進(jìn)一步提高充放電性能和能量密度，其目標(biāo)是質(zhì)子電池與鋰離子電池展開真正的競爭。”Andrews說。

這種質(zhì)子電池是一種兩全其美的產(chǎn)品，它結(jié)合了氫燃料電池和鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)。氫燃料電池對環(huán)境無害，但能量密度不高。鋰離子電池雖然能量密度大，但需要采用稀有材料鋰，并且不利于環(huán)保。

據(jù)《科學(xué)日報(bào)》報(bào)道，“其最新的版本將碳電極與固態(tài)燃料電池結(jié)合在一起，并提供一個(gè)可逆的燃料電池，以提供一個(gè)可集成的充電單元。

在充電過程中，由可逆燃料電池中的水分解產(chǎn)生的質(zhì)子通過細(xì)胞膜傳導(dǎo)，并借助于由施加的電壓提供的電子，直接與儲(chǔ)能材料結(jié)合，而不形成氫氣。在供電模式下，這個(gè)過程是相反的。氫原子從儲(chǔ)存介質(zhì)中釋放出來，失去一個(gè)電子，并再次變成質(zhì)子。這些質(zhì)子然后通過細(xì)胞膜返回，在那里它們與來自外部電路的氧和電子結(jié)合，并重新形成水。

質(zhì)子電池的主要潛在優(yōu)勢是具有比傳統(tǒng)的氫燃料電池系統(tǒng)高得多的能源效率，可以使其與鋰離子電池相媲美。并消除了與析氫和分裂回質(zhì)子有關(guān)的能量損失。”

質(zhì)子電池已經(jīng)在墨爾本理工學(xué)院進(jìn)行探索和研究，而新開發(fā)的碳質(zhì)子電池已經(jīng)可以產(chǎn)生與鋰離子電池相同的每單位質(zhì)量的能量。