Wie Brennstoffzellen Lithiumbatterien schlagen

Die China Blue-G New Energy Technology Group Co., Ltd. und Canadian Hydrogenics von Yixing Electric haben einen Kaufvertrag über 50 Millionen US-Dollar unterzeichnet. Die Vereinbarung sieht vor, dass Hydrogenics in China ein System für 1.000 emissionsfreie Wasserstoff-Brennstoffzellenbusse einsetzen wird.

Zufälligerweise haben Beijing Hydrogen Power Creation Technology Co., Ltd. und Guoda Hydrogen Energy Technology Co., Ltd. einen Auftrag über 500 Sätze elektrischer Reaktoren mit 30 kW Brennstoffzellen im Wert von 120 Millionen Yuan unterzeichnet und diese vor Ende 2017 nacheinander geliefert .

Hinter der Flut von Brennstoffzellenbestellungen stand einerseits eine neue Subventionspolitik, die Ende letzten Jahres von vier Ministerien eingeführt wurde und klar machte, dass die Subventionen für Brennstoffzellenautos nicht bergab gehen würden. Derzeit werden Brennstoffzellen nach Modellen subventioniert, die viermal so stark sind wie in den USA und Japan. Andererseits haben Brennstoffzellen eine unvergleichlich hohe Energiedichte und Leistungsdichte für Lithiumbatterien.

Obwohl das eingebettete Reaktionsprinzip von lithium-ionen-batterien im Vergleich zum heterogenen Redox-Reaktionsmechanismus herkömmlicher Sekundärbatterien wegweisend ist, bricht es die traditionelle Idee, dass die negative Elektrode eine Lithiumquelle sein muss, und erreicht Hochspannung und hohe spezifische Energie. Die Sekundärbatterie System hat große Erfolge im sozialen Handel gemacht. Basierend auf der einzigartigen heterogenen Elektrokatalyse und dem offenen Arbeitsprinzip ist die Brennstoffzelle jedoch ein relativ fortgeschrittenes Entwicklungsniveau der Sekundärbatterie in Bezug auf die elektrochemische Vorrichtung.

Warum sind Brennstoffzellen weiter fortgeschritten als Sekundärzellen?

1, Arbeitsmethoden

Erstens können Lithiumbatterien in Bezug auf die Arbeitsweise keine übermäßige Energiedichte aufweisen. Da es sich bei der Sekundärbatterie um einen versiegelten Betrieb handelt, muss sie auch zu einem vollständig versiegelten System ausgebaut werden und eine wartungsfreie Ausführung anstreben. Dies ist besonders wichtig für die Lithiumleistung. Genau dieser Punkt bestimmt, dass die Energiedichte von Lithiumbatterien begrenzt werden muss und nicht zu hoch sein darf. Ansonsten geschlossen + hohe Energie = Bombe.

Die Entwicklung von Autos erfordert jedoch höhere Energiedichten und erfordert zwangsläufig offene Arbeitsprinzipien wie Lithium-Luft-Batterien. Lithium-Luftzellen sind in gewissem Maße auch Halbbrennstoffzellen, aber aufgrund einiger grundlegender technischer Einschränkungen ist ihre großtechnische Anwendung unmöglich. Unter dem Gesichtspunkt der grundsätzlichen Notwendigkeit, die Energiedichte zu verfolgen, ist der offene Arbeitsmodus von Brennstoffzellen daher ein höherer Entwicklungsstand als Sekundärbatterien.

2, Arbeitsprinzipien

Zweitens kann aus dem Arbeitsprinzip der Brennstoffzelle, sei es die Oxidation von Wasserstoff oder die Reduktion von Sauerstoff, eine hohe Austauschstromdichte auf der Oberfläche des Pt / C-Katalysators erhalten werden, wodurch die Wasserstoffbrennstoffzelle eine aufweist sehr hohe Leistung; Die Energiedichte von Wasserstoffbrennstoffzellen hängt vom Wasserstoffspeichersystem ab, das die Batterieenergiedichte erhöhen kann, indem einfach das Volumen oder die Anzahl der Wasserstoffspeichertanks erhöht wird. Mit anderen Worten haben Brennstoffzellen sowohl eine hohe Energiedichte als auch eine hohe Leistungsdichte.

Tatsächlich war bisher kein Sekundärbatteriesystem hinsichtlich Energiedichte und Leistungsdichte mit PEMFC vergleichbar. Es ist erwähnenswert, dass Ausdauer und Kraft genau die grundlegendsten technischen Anforderungen moderner Autos sind. Natürlich ist Sicherheit die Anforderung mit der höheren Priorität, aber unabhängig davon, wie Sie es betrachten, liegt die Sicherheit von Brennstoffzellen über Sekundärbatterien. Aus elektrochemischer Sicht haben Brennstoffzellen daher einen höheren Entwicklungsstand als Sekundärzellen.

3, die Art der Arbeit

Schließlich ist die Sekundärbatterie im Wesentlichen ein energiespeicher, der elektrische Energie durch reversible elektrochemische Reaktionen speichert und abgibt. Die Brennstoffzelle ist eine elektrische Energieerzeugungsvorrichtung. Es wandelt die chemische Energie im Kraftstoff durch eine elektrokatalytische Reaktion in elektrische Energie um. Die Arbeitsweise ähnelt der eines Verbrennungsmotors.

Mit anderen Worten, die Energie einer Lithiumbatterie wird in Elektrizität in chemische Energie und dann in elektrische Energie umgewandelt, während eine Brennstoffzelle chemische Energie direkt in elektrische Energie umwandelt. Unter dem Gesichtspunkt der Energieumwandlung sind Brennstoffzellen zweifellos ein fortgeschrittener Entwicklungsstand als Sekundärbatterien.

Zusammenfassung

Selbst wenn die Wasserstoffbrennstoffzelle ein System ist, das einen höheren Pegel als die Lithiumbatterie aufweist, ist es realistisch, dass die derzeitige industrielle und technische Reife der Lithiumbatterie viel höher ist als die der Brennstoffzelle. Gegenwärtig ist die Entwicklung von Wasserstoffbrennstoffzellen mit vier Hauptschwierigkeiten konfrontiert: 1. Kosten und Lebensdauer von elektrischen Reaktoren für Wasserstoffbrennstoffzellen; 2, die kombinierten Kosten des Wasserstoffmassenproduktions-, Transport- und Abfüllprozesses (Wasserstoffstation) sind höher; 3, der Bau von terminalen Hydrierungsstationen ist ein Problem auf Regierungsebene; 4, auf lange Sicht hängt von der großtechnischen billigen Herstellung von Wasserstoff ab.

Obwohl Toyota und Honda in den Jahren 2015 und 2016 Brennstoffzellenautos herausgebracht haben und die in Massenproduktion hergestellten Brennstoffzellenautos tatsächlich die gesamte Branche zur Detonation gebracht haben, wurden die Schwierigkeiten, mit denen Wasserstoffbrennstoffzellen konfrontiert sind, nicht gelöst. Brennstoffzellenautos sind schwer zu lösen. Für die derzeitige Forschung und Industrialisierung von Wasserstoffbrennstoffzellen wird es mindestens 5 bis 10 Jahre dauern, bis eine groß angelegte Kommerzialisierung von Brennstoffzellen möglich ist.

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