Как топливные элементы побеждают литиевые батареи

Компания Yixing Electric China Blue-G New Energy Technology Group Co., Ltd. и Canadian Hydrogenics подписали лицензионное соглашение о покупке на сумму 50 миллионов долларов. Соглашение предусматривает, что Hydrogenics развернет систему для 1000 автобусов на водородных топливных элементах с нулевым уровнем выбросов в Китае.

По совпадению, Beijing Hydrogen Power Creation Technology Co., Ltd. и Guoda Hydrogen Energy Technology Co., Ltd. подписали заказ на 500 комплектов электрических реакторов на топливных элементах мощностью 30 кВт стоимостью 120 миллионов юаней и поставили их один за другим до конца 2017 года. .

За потоком заказов на топливные элементы, с одной стороны, стояла новая политика субсидирования, введенная в конце прошлого года четырьмя министерствами, которая ясно дала понять, что субсидии на автомобили на топливных элементах не будут снижаться. В настоящее время топливные элементы субсидируются на основе моделей, что в четыре раза больше, чем в США и Японии. С другой стороны, топливные элементы обладают несравнимо высокой плотностью энергии и высокой удельной мощностью для литиевых батарей.

Хотя встроенный в литий-ионные батареи принцип реакции является новаторским по сравнению с гетерогенным механизмом окислительно-восстановительной реакции обычных вторичных батарей, он разрушает традиционную идею о том, что отрицательный электрод должен быть источником лития, и обеспечивает высокое напряжение и высокую удельную энергию. Система добилась больших успехов в социальной коммерции. Однако топливный элемент, основанный на уникальном гетерогенном электрокатализе и открытом принципе работы, представляет собой относительно продвинутый уровень развития вторичной батареи с точки зрения электрохимического устройства.

Почему топливные элементы находятся на более высоком уровне развития, чем вторичные элементы?

1, методы работы

Прежде всего, с точки зрения методов работы литиевые батареи не могут иметь чрезмерную удельную энергию. Поскольку вторичная батарея является герметичной операцией, ее также необходимо превратить в полностью герметичную систему и стремиться к тому, чтобы не требовать технического обслуживания. Это особенно важно для литиевых батарей. Именно эта точка определяет, что плотность энергии литиевых батарей должна быть ограничена, и она не может быть слишком высокой. В противном случае закрыто + высокая энергия = бомба.

Но разработка автомобилей требует более высокой плотности энергии и обязательно использует открытые принципы работы, такие как воздушно-литиевые батареи. Литиевые воздушные элементы также в некоторой степени являются полутопливными элементами, но из-за некоторых основных технических ограничений их широкомасштабное применение невозможно. Следовательно, с точки зрения фундаментальной потребности в достижении плотности энергии, открытый режим работы топливных элементов является более высоким уровнем развития, чем вторичные батареи.

2, принципы работы

Во-вторых, исходя из принципа работы топливного элемента, будь то окисление водорода или восстановление кислорода, на поверхности Pt / C-катализатора может быть получена высокая плотность тока обмена, благодаря чему водородный топливный элемент имеет очень высокая мощность; Плотность энергии водородных топливных элементов зависит от системы хранения водорода, которая может увеличить плотность энергии батареи, просто увеличив объем или количество резервуаров для хранения водорода. Другими словами, топливные элементы обладают как высокой плотностью энергии, так и высокой плотностью мощности.

Фактически, ни одна система вторичных батарей до сих пор не была сопоставима с PEMFC с точки зрения плотности энергии и удельной мощности. Стоит отметить, что выносливость и мощность - как раз самые основные технические требования к современным автомобилям. Конечно, безопасность является более важным требованием, но независимо от того, как вы на это смотрите, безопасность топливных элементов выше вторичных батарей. Следовательно, с точки зрения электрохимических устройств топливные элементы имеют более высокий уровень развития, чем вторичные элементы.

3, характер работы

Наконец, по сути, вторичная батарея - это устройство накопления энергии, которое накапливает и высвобождает электрическую энергию посредством обратимых электрохимических реакций. Топливный элемент - это устройство для производства электроэнергии. Он преобразует химическую энергию топлива в электрическую посредством электрокаталитической реакции. Принцип работы аналогичен двигателю внутреннего сгорания.

Другими словами, энергия литиевой батареи преобразуется в электричество в химическую энергию, а затем в электрическую энергию, в то время как топливный элемент преобразует химическую энергию непосредственно в электрическую энергию. С точки зрения преобразования энергии топливные элементы, несомненно, являются более продвинутым уровнем развития, чем вторичные батареи.

резюме

Даже если водородный топливный элемент представляет собой систему с более высоким уровнем заряда, чем литиевая батарея, вполне реально, что нынешняя промышленная и техническая зрелость литиевой батареи намного выше, чем у топливного элемента. В настоящее время разработка водородных топливных элементов сталкивается с четырьмя основными трудностями: 1. Стоимость и срок службы электрических реакторов на водородных топливных элементах; 2, массовое производство водорода, транспортировка и заправка (водородная станция) стоимость процесса выше; 3, строительство терминальных станций гидрогенизации является проблемой на государственном уровне; 4, в долгосрочной перспективе зависит от крупномасштабного дешевого получения водорода.

Хотя Toyota и Honda выпустили автомобили на топливных элементах в 2015 и 2016 годах, а серийные автомобили на топливных элементах фактически взорвали всю отрасль, проблемы, с которыми сталкиваются водородные топливные элементы, не решены. Автомобили на топливных элементах сложно решить. Для текущих исследований и индустриализации водородных топливных элементов потребуется не менее 5-10 лет, прежде чем станет возможной крупномасштабная коммерциализация топливных элементов.

Страница содержит содержимое машинного перевода.