Водородные против литиевых батарей

Большинство устройств и электромобилей, которые мы используем сегодня, работают от батарей. И эти батареи часто полагаются на химию ионов лития или свинцово-кислотных батарей. Эти батареи используются для хранения энергии, вырабатываемой вне автомобиля, и использования ее для создания механических движений или автомобиля, каким бы оно ни было. Водородные топливные элементы (технология, на которой работают водородные батареи) - относительно старая технология, разработанная сэром Уильямом Гроувом в 1839 году и отлаженная на протяжении многих лет. Ячейки также позволяют хранить энергию в виде водорода для питания большинства используемых нами электрических устройств, включая электромобили.

Как и другие батареи, водородный топливный элемент использует химические реакции для выработки энергии, подобной электричеству. В частности, водородные топливные элементы во время работы вырабатывают электричество, тепло и воду из комбинации водорода и кислорода.

Топливные элементы находятся на аноде и катоде, окружающих электролит, который называется синтетической полимерной мембраной. Он отделяет водород от кислорода и пропускает только определенные ионы (например, H + или протоны). Атомы водорода через анод попадают в топливный элемент. Там они лишены переносимых ими электронов. Эти электроны затем мигрируют в виде электричества через цепь устройства к катоду. Положительно заряженные атомы водорода (или так называемые протоны) затем пересекают мембрану, чтобы объединиться с кислородом и электронами с образованием воды. Каждый топливный элемент генерирует относительно мало энергии и напряжения и должен быть установлен последовательно и параллельно, как и литий-ионные элементы, для достижения желаемого напряжения и максимального тока, в котором нуждается устройство.

Выделяют ли литий-ионные батареи водород?

Производство и разработка литий-ионных батарей значительно продвинулись до такой степени, что теперь существуют высокоэффективные литий-ионные батареи для приложений в телекоммуникационной отрасли. Эти батареи обладают различными преимуществами более высокой степени по сравнению с свинцовыми батареями с точки зрения веса и объема и даже с точки зрения более высокой плотности энергии. Литий-ионные батареи не выделяют газообразный водород, и они имеют стабильное плавающее состояние тока, независимо от температуры батареи. Возможность теплового взлетно-посадочного полосы, вызванная более высоким током поплавка и более высокой температурой, значительно снижена в литий-ионных батареях. Также существует проблема безопасности, которую помогают решить литий-ионные аккумуляторы. Работа литий-ионных элементов более безопасна, потому что батарея полагается на встроенные функции защиты батареи. Функции внутренней защиты могут, например, включать балансировку ячеек, контактор, ограничение тока и плавкий предохранитель. В телекоммуникационной отрасли литий-ионные батареи являются частью электростанции, которая включает в себя контроллеры, выпрямители, кабели различных размеров и распределители.

Будет ли технология водородных батарей преобладать над литиевыми?

Хотя считается, что водородные батареи обеспечивают экологически чистую энергию, они также сталкиваются с множеством недостатков. Во-первых, водород в основном получают путем электролиза из воды, и это, по сути, обратный топливный элемент, который требует объединения электричества с водой для производства водорода и кислорода, необходимых для питания батареи. Первичный источник этого электричества может быть сформирован где угодно, от возобновляемых источников энергии до угля и других источников энергии, в зависимости от вашего местоположения и того, что доступно в вашей стране. В результате производство водорода может быть очень чистым или очень грязным по сравнению с обычным бензиновым автомобилем. К сожалению, последнее более вероятно, потому что большая часть используемой электроэнергии вырабатывается с Земли.

Другая проблема заключается в том, что хранение водорода в газообразной форме является дорогостоящим и требует больших затрат энергии. Иногда он даже содержит до половины энергии, а энергии, которую он требует, может быть даже больше, если он хранится в жидкой форме при криогенной температуре. Кроме того, эта форма энергии легко воспламеняется, и она имеет тенденцию находить выход из защитной оболочки, а затем вступать в реакцию с металлами, в результате чего они становятся хрупкими или хрупкими. В конце концов, хотя водород окружает нас повсюду, его сложно и не только опасно, но и дорого производить, хранить и затем транспортировать.

Элементы водородных батарей также могут работать с водой, а не с паром или льдом. Поэтому важно поддерживать внутреннюю температуру под контролем, а тепло должно непрерывно рассеиваться с помощью исправных радиаторов и нескольких охлаждающих каналов. Это приводит к значительному увеличению веса. Кроме того, вопрос запуска машин, работающих от водородных батарей в дни низких температур, может быть очень сложным и может оказаться непрактичным в местах, где температуры обычно опускаются ниже нуля или около точки замерзания.

Хотя водородные топливные элементы потенциально очень чистые и энергоемкие, они также являются легко перезаряжаемыми источниками энергии для различных применений, включая электромобили и другие системы, использование их в больших масштабах в настоящее время нецелесообразно. Их операции в настоящее время сложны, а их применение не только дорого, но и опасно в использовании.

Для сравнения, хотя литий-ионные батареи менее плотные и медленнее перезаряжаются, они также чистые, очень дешевые и даже более простые и безопасные в использовании. В частности, цилиндрические литий-ионные элементы, которые используются в приложениях SIERRA и FX, очень стабильны и безопасны в использовании.

По этим и многим другим причинам может быть очень сложно и в некоторой степени непрактично преобладать технологии водородных батарей над литий-ионными батареями на данный момент. Затем, в будущем, когда будет достигнута достаточная разработка технологии и проблемы, упомянутые выше, будут окончательно решены, мы можем начать рассматривать водородные батареи как отличное решение для увеличения потребления энергии и сокращения времени, необходимого для зарядки. устройства, особенно тяжелые машины, такие как электромобили. Но в настоящее время литий-ионная технология остается лучшим решением для всех, кому нужен высокопроизводительный источник энергии для обеспечения энергией своих устройств.

Применение водородных и литиевых батарей.

Водородные и литий-ионные аккумуляторы могут применяться во многих областях. Их можно использовать как для бытового оборудования, так и для тяжелых машин, электромобилей и многого другого. Литий-ионные элементы также могут использоваться для питания небольших устройств, таких как ноутбуки, мобильные телефоны и т. Д., А также для водородных аккумуляторов.