چگونه سلول‌های سوختی پایداری باتری‌های لیتیوم را بهبود می‌بخشند

2025-03-26

افزایش دماهای جوی تهدیدی برای تنوع زیستی بوده، باعث افزایش سطح دریاها شده و آب و هوا را به قدری تغییر داده که تغییرات شدید اقلیمی اکنون می‌تواند در هر روز خاصی شناسایی شود. دانشمندان و مهندسان محیط زیست در تلاشند تا کارایی انرژی، قابلیت اطمینان و ایمنی را بهبود بخشند و انرژی‌های تجدیدپذیر به یک سنگ بنای توسعه پایدار تبدیل شده است.

تحقیقات فعلی در مورد باتری‌های لیتیوم-یونی و سلول‌های سوختی هیدروژنی توجه بیشتری از سوی دانشمندان و عموم مردم جلب کرده است. تا سال 2025، انتظار می‌رود بازار جهانی باتری‌های لیتیوم-یونی به 100 میلیارد دلار آمریکا برسد؛ در عین حال، بازار جهانی سلول‌های سوختی هیدروژنی نیز انتظار می‌رود از 10 میلیارد دلار آمریکا فراتر رود.

تحقیقات در مورد راه‌حل‌های امیدوارکننده کربن‌زدایی بر روی چالش‌های مرتبط با استفاده از باتری‌های لیتیوم-یونی و سلول‌های سوختی هیدروژنی برای کربن‌زدایی صنعت خودروسازی متمرکز است.

با افزایش محبوبیت خودروهای برقی، تولید باتری‌های لیتیوم-یونی در حال رونق است. در عین حال، سلول‌های سوختی هیدروژنی اغلب به عنوان منبع انرژی برای ذخیره انرژی در حمل و نقل، ساختمان‌ها و سیستم‌های شبکه استفاده می‌شوند.

عملکرد یک خودروی برقی پایدارتر از یک موتور احتراق داخلی است، اما باتری‌های لیتیوم-یونی حاوی مواد کاتدی لیتیوم، کبالت، گرافیت و نیکل هستند که از فرآیندهای استخراج و تولیدی عبور می‌کنند که گازهای گلخانه‌ای تولید می‌کنند. آن‌ها برای نگهداری قدرت بیشتر در دستگاه‌های کوچکتر طراحی شده‌اند، بنابراین همچنین خطر سوختن در صورت فشار یا ترکیدن را افزایش می‌دهند.

سلول‌های سوختی یک منبع انرژی ایمن و بدون انتشار آلاینده هستند. دستگاه‌های خنثی صفر از طریق واکنش‌های شیمیایی برق تولید می‌کنند، با هیدروژن به عنوان واکنش‌دهنده اصلی.

سلول‌های سوختی: بهبود کارایی قدرت باتری‌های لیتیوم

این دو فناوری پیشرفته با یکدیگر متضاد نیستند، زیرا سلول‌های سوختی پتانسیل افزایش قدرت باتری‌های لیتیوم-یونی را دارند. در مورد خودروهای برقی، سلول‌های سوختی هیدروژنی می‌توانند دامنه رانندگی را بهبود بخشند و مشکلات سوخت‌گیری را حل کنند، در حالی که انتشار گازهای گلخانه‌ای مرتبط با باتری‌های لیتیوم-یونی را کاهش می‌دهند.

علاوه بر استفاده از هیدروژن برای تولید و ذخیره برق، سلول‌های سوختی می‌توانند در موارد زیر قدرت باتری‌های لیتیوم-یونی را بهبود بخشند:

1. 1. تولید برق خنثی صفر برای راه‌اندازی خودروها و لوازم جانبی خودرو 2. ذخیره انرژی برای ترمزگیری بازیافتی و افزودن موتورهای کشش الکتریکی برای چرخ‌ها 3. شارژ باتری‌های پشتیبان باتری‌های لیتیوم-یونی همیشه یک جزء کلیدی در خودروهای برقی خواهند بود، مهم نیست که منبع قدرت و موتور چگونه یکپارچه شوند، اما آن‌ها کامل نیستند. خودروهای برقی که تنها با سلول‌های سوختی هیدروژنی کار می‌کنند نیز با چالش‌هایی مواجه هستند.

باتری‌های لیتیوم-یونی و سلول‌های سوخت هیدروژنی به طور ذاتی قادر به کارکردن در مسافت‌های طولانی تحت بارهای سنگین نیستند، که این امر شتاب و ترمز را به طور فزاینده‌ای دشوار می‌سازد. خودروهای الکتریکی با سلول‌های سوخت هیدروژنی همچنین با مشکل خروجی ناپایدار قدرت در حین شتاب‌گیری مواجه هستند. با این حال، از آنجا که سلول‌های سوخت هیدروژنی می‌توانند به طور مستقل برق تولید و ذخیره کنند، فضای زیادی برای استفاده از پتانسیل کامل آن‌ها به منظور تکمیل انرژی باتری‌های لیتیوم وجود دارد.

در زمان‌های تغییرات شدید آب و هوایی، پایداری هرگز به این اندازه مهم نبوده است - انتقال به حمل و نقل با انتشار صفر، یک حوزه ایده‌آل برای شروع کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است. توسعه سلول‌های سوخت هیدروژنی می‌تواند به توسعه باتری‌های لیتیوم-یونی کمک کند و به این ترتیب آینده سبز انرژی خودروسازی را شکل دهد.