수소는 에너지 저장 밀도가 가장 높은 원소임에도 불구하고,
그 크기가 너무 작아 전자를 가지게 되면 운동량이 매우 높아서,
배터리로 적합한 원자가 아니라고 하지.
그래서 수소에서 전자를 분리해서, 수소이온과 전자의 형태로,
분리해서 저장하는 배터리를 구상한거지.
A1은 수소공급관인데, 이 배터리에는 양극 활물질이 없어,
그래서 수소공급없이 충전을 시작하게 되면 충전이 되지 않는데,
양극재 부분의 반응극을 구성하는 원자의 전자를 빼았을정도의 전압을 높여주면 충전이 가능해지지.
그러면 이때 A1의 수소 밸브관을 열어서, 수소를 공급하면서, 충전을 시작하는거야.
수소가 전자를 잃어버려, 수소이온이 되어 분리막을 통과해, 음극재에 쌓이게 되고,
전자는 전선을 타고 음극재에 쌓이게 되지.
이때 전자와 수소이온의 환원 반응이 일어나지 않도록 전해질을 사용하는데,
에틸렌카보네이트나 디메틀 카보네이트 같은 유기용매를 전해액으로 사용하는거지.
이러면 전자와 수소이온이 서로 환원 반응이 일어나지 않아서, 전자는 음극재 흑연에 저장되고,
수소이온은 흑연 외부에 저장되는거야.
이렇게 수소를 원하는 에너지 밀도만큼 충분하게 공급하는거야.
그리고 수소공급관을 잠그고, 계속 충전을하다가 충전이 안되게 되면 충전기를 멈추고,
배터리 뚜겅은 연 상태에서, 양극재의 반응극을 제거하고, 양극을 띄는 흑연 양극재를 설치하는거야.
그리고 에틸렌카보네이트와 디메틀 카보네이트가 혼합된 전해액으로 체워주는거지.
그리고 전기를 소모하면 전자가 음극재에서 전선을 타고 양극재 흑연 내부로 이동하게 되고,
음극재에 쌓인 수소이온이 분리막을 통해 양극재 외부에 쌓이게 되는거지.
수소는 리튬 이온에 비해 같은 질량 대비 약 1250배 이상 더 많이 에너지를 저장할수있고,
기체상태에서도 약 600배 이상 더 많은 에너지를 저장할수있어.
미래에는 1.5V 크기의 수소 이온 배터리로 전기 자동차를 2000KM 이상 주행할수있고,
배터리 크기가 줄어든 만큼, 무게가 감소하면서, 전기차 연비가 좋아지겠지.
현존하는 모든 전기차의 배터리 무게를 1/10으로 줄일수있다면,
엄청난 양의 전기를 아껴주게 되는거야.
리튬 이온에 비해 같은 질량 대비 에너지 밀도를 1250배까지 높일수 있는
수소 이온 배터리가 궁극의 배터리가 될수밖에 없는거지.