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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。”
这些发现对未来的氢储存也有影响。
“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)。”
新南威尔士大学的发现意味着开发储存质子的材料可以将氢安全地运送到全球，然后根据需要提取。
“我们的发现使这个概念成为可能的现实，”Zhao说。
（素材来自：New South Wales’ School of Chemistry 全球储能网、全球氢能网、新能源网综合）
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