Wasserstoff gegen Lithiumbatterien

Die meisten Geräte und Elektrofahrzeuge, die wir heute verwenden, werden mit Batterien betrieben. Und diese Batterien beruhen oft auf der Chemie von Lithiumionen oder Blei-Säure-Batterien. Diese Batterien werden verwendet, um die außerhalb des Fahrzeugs erzeugte Energie zu speichern und um mechanische Bewegungen oder Autos zu erzeugen, egal um welches Gerät es sich handelt. Wasserstoffbrennstoffzellen (die Technologie, mit der Wasserstoffbatterien betrieben werden) sind eine relativ alte Technologie, die 1839 von Sir William Grove entwickelt und im Laufe der Jahre verfeinert wurde. Die Zellen ermöglichen es auch, Energie als Wasserstoff zu speichern, um die meisten von uns verwendeten elektrischen Geräte, einschließlich Elektrofahrzeuge, mit Strom zu versorgen.

Ähnlich wie bei den anderen Batterien erzeugt eine Wasserstoffbrennstoffzelle chemische Reaktionen, um Energie ähnlich wie Elektrizität zu erzeugen. Insbesondere Wasserstoffbrennstoffzellen erzeugen während der Arbeit Strom, Wärme und Wasser aus der Kombination von Wasserstoff und Sauerstoff.

An der den Elektrolyten umgebenden Anode und Kathode befinden sich Brennstoffzellen, die als synthetische Polymermembran bezeichnet werden. Es trennt den Wasserstoff vom Sauerstoff und erlaubt nur den Durchgang spezifischer Ionen (dh des H + oder der Protonen). Die Wasserstoffatome durch die Anode gelangen in die Brennstoffzelle. Dort werden ihnen die Elektronen entzogen, die sie tragen. Diese Elektronen wandern dann als Elektrizität durch den Stromkreis der Bauelemente zur Kathode. Positiv geladene Wasserstoffatome (oder sogenannte Protonen) durchqueren dann die Membran, um sich mit Sauerstoff und den Elektronen zu Wasser zu verbinden. Jede Brennstoffzelle erzeugt relativ wenig Energie und Spannung und muss genau wie die Lithium-Ionen-Zellen in Reihe und parallel gestapelt werden, um die gewünschte Spannung und den maximalen Strom zu erreichen, die das Gerät benötigt.

Emittieren Lithium-Ionen-Batterien Wasserstoff?

Die Produktion und Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien ist so weit fortgeschritten, dass es jetzt Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien für Anwendungen in der Telekommunikationsindustrie gibt. Diese Batterien bieten verschiedene Vorteile in höherem Maße als die Bleibatterien in Bezug auf Gewicht und Volumen und sogar in Bezug auf eine höhere Energiedichte. Lithium-Ionen-Batterien geben kein Wasserstoffgas ab und haben unabhängig von der Temperatur der Batterie einen stabilen Erhaltungszustand. Die Möglichkeit einer thermischen Landebahn, die durch einen höheren Erhaltungsstrom und eine höhere Temperatur verursacht wird, ist bei Lithium-Ionen-Batterien erheblich verringert. Es gibt auch ein Sicherheitsproblem, bei dessen Lösung Lithium-Ionen-Batterien helfen. Der Betrieb von Lithium-Ionen-Zellen ist sicherer, da die Batterie auf eingebauten Batterieschutzfunktionen beruht. Die internen Schutzfunktionen können beispielsweise Zellenausgleich, Schütz, Strombegrenzung und langsam durchbrennende Sicherung umfassen. In der Telekommunikationsindustrie bilden Lithium-Ionen-Batterien einen Teil des Kraftwerks, das Steuerungen, Gleichrichter, Kabel verschiedener Größen und Verteiler umfasst.

Wird sich die Wasserstoffbatterietechnologie gegen Lithiumbatterien durchsetzen?

Obwohl Wasserstoffbatterien als saubere Energiequelle angesehen werden, ist sie auch mit vielen Nachteilen verbunden. Erstens wird der Wasserstoff hauptsächlich durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen, und dies ist im Wesentlichen eine umgekehrte Brennstoffzelle, die sowohl Strom in Kombination mit Wasser benötigt, um den Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen, die zur Stromversorgung der Batterie erforderlich sind. Die Hauptquelle für diesen Strom kann überall gebildet werden, von erneuerbaren Energien bis hin zu Kohle und anderen, abhängig von Ihrem Standort und dem, was Sie auf der Welt erhalten können. Infolgedessen kann die Wasserstoffproduktion im Vergleich zu einem typischen Benzinauto entweder sehr sauber oder sehr schmutzig sein. Leider ist letzteres eher der Fall, da der größte Teil des verbrauchten Stroms von der Erde erzeugt wird.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Speicherung von Wasserstoff in gasförmiger Form teuer ist und viel Energie erfordert. Manchmal bis zu die Hälfte der Energie, die es enthält, und die Energie, die es benötigt, kann sogar noch mehr sein, wenn es in flüssiger Form bei kryogener Temperatur gespeichert wird. Diese Energieform ist auch leicht entflammbar und neigt dazu, aus dem Sicherheitsbehälter zu entweichen, und reagiert dann mit Metallen, wodurch sie zerbrechlich oder spröde werden. Obwohl Wasserstoff überall um uns herum ist, ist es am Ende schwierig und nicht nur gefährlich, sondern auch teuer, ihn herzustellen, zu lagern und dann zu transportieren.

Wasserstoffbatteriezellen können auch mit Wasser arbeiten und nicht mit Dampf oder Eis. Daher ist es wichtig, die Innentemperatur unter Kontrolle zu halten und die Wärme muss kontinuierlich durch funktionierende Heizkörper und mehrere Kühlkanäle abgeführt werden. Dies führt zu einer signifikanten Gewichtszunahme. Außerdem kann das Problem des Startens von Maschinen, die an Tagen mit niedrigen Temperaturen mit Wasserstoffbatterien betrieben werden, sehr kompliziert und an Orten unpraktisch sein, an denen die Temperaturen tendenziell unter Null oder um den Gefrierpunkt liegen.

Während Wasserstoffbrennstoffzellen möglicherweise sehr sauber und energiedicht sind, sind sie auch leicht wiederaufladbare Energiequellen für verschiedene Anwendungen, einschließlich Elektrofahrzeuge und in anderen Systemen. Eine Verwendung in großem Maßstab ist derzeit nicht möglich. Ihre Operationen sind derzeit kompliziert und ihre Anwendung ist nicht nur teuer, sondern auch gefährlich zu verwenden.

In der Perspektive gesehen sind Lithium-Ionen-Batterien zwar weniger dicht und langsamer aufzuladen, aber auch sauber, sehr billig und noch einfacher und sicherer zu verwenden. Insbesondere zylindrische Lithium-Ionen-Zellen, die in SIERRA- und FX-Anwendungen verwendet werden, sind sehr stabil und auch sicher zu verwenden.

Diese und viele weitere Gründe sind der Grund, warum es für die Wasserstoffbatterietechnologie möglicherweise sehr schwierig und etwas unpraktisch ist, sich vorerst gegen Lithium-Ionen-Batterien durchzusetzen. In Zukunft können wir, sobald die Technologie ausreichend entwickelt ist und die oben genannten Herausforderungen endgültig behoben sind, Wasserstoffbatterien als hervorragende Lösung betrachten, um den Stromverbrauch zu erhöhen und die Ladezeit zu verkürzen Geräte, insbesondere Hochleistungsmaschinen wie Elektrofahrzeuge. Derzeit ist die Lithium-Ionen-Technologie jedoch die beste Lösung für alle, die eine leistungsstarke Stromquelle zur Energieversorgung ihrer Geräte wünschen.

Anwendung von Wasserstoff- und Lithiumbatterien.

Wasserstoff- und Lithium-Ionen-Batterien können in vielen Anwendungen eingesetzt werden. Sie können beide verwendet werden, um Haushaltsgeräte, Hochleistungsmaschinen, Elektroautos und vieles mehr anzutreiben. Lithium-Ionen-Zellen können auch zur Stromversorgung kleiner Geräte wie Laptops, Mobiltelefone usw. sowie der Wasserstoffbatterietechnologie verwendet werden.