Come le celle a combustibile migliorano la sostenibilità delle batterie al litio

2025-03-26

Le temperature atmosferiche in aumento hanno minacciato la biodiversità, causato l'innalzamento del livello del mare e alterato il clima in modo così drammatico che cambiamenti climatici radicali possono ora essere rilevati in qualsiasi giorno. Gli scienziati ambientali e gli ingegneri stanno lavorando per migliorare l'efficienza energetica, l'affidabilità e la sicurezza, e le energie rinnovabili sono diventate una pietra miliare dello sviluppo sostenibile.

La ricerca attuale sulle batterie al litio-ion e sulle celle a combustibile a idrogeno ha attirato un numero sempre maggiore di interessi da parte di scienziati e del pubblico. Entro il 2025, si prevede che il mercato globale delle batterie al litio-ion crescerà fino a 100 miliardi di dollari; allo stesso tempo, si prevede che il mercato globale delle celle a combustibile a idrogeno supererà anche i 10 miliardi di dollari.

La ricerca su soluzioni promettenti per la decarbonizzazione si concentra sull'affrontare le sfide associate all'uso delle batterie al litio-ion e delle celle a combustibile a idrogeno per decarbonizzare l'industria automobilistica.

Con la crescente popolarità dei veicoli elettrici, la produzione di batterie al litio-ion sta esplodendo. Allo stesso tempo, le celle a combustibile a idrogeno vengono spesso utilizzate come fonte di energia per lo stoccaggio energetico nei trasporti, negli edifici e nei sistemi di rete.

Gestire un veicolo elettrico è più sostenibile rispetto a un motore a combustione interna, ma le batterie al litio-ion contengono materiali catodici come litio, cobalto, grafite e nichel che attraversano processi di estrazione e produzione che producono gas a effetto serra. Sono progettate per contenere più energia in dispositivi più piccoli, quindi aumentano anche il rischio di incendi se sottoposte a pressione o se rompono.

Le celle a combustibile sono una fonte di energia alternativa più sicura e priva di emissioni. I dispositivi a emissioni zero generano elettricità attraverso reazioni chimiche, con l'idrogeno come reagente principale.

Celle a combustibile: migliorare l'efficienza energetica delle batterie al litio

Queste due tecnologie avanzate non si escludono a vicenda, poiché le celle a combustibile hanno il potenziale per aumentare la potenza delle batterie al litio-ion. Nel caso dei veicoli elettrici, le celle a combustibile a idrogeno possono migliorare l'autonomia di guida e risolvere i problemi di rifornimento, riducendo al contempo le emissioni di gas serra associate alle batterie al litio-ion.

Oltre a utilizzare l'idrogeno per generare e immagazzinare elettricità, le celle a combustibile possono migliorare i gruppi propulsori delle batterie agli ioni di litio nei seguenti modi:

1. Genera elettricità a zero emissioni per avviare auto e accessori per veicoli 2. Conserva energia per la frenata rigenerativa e aggiungi motori di trazione elettrica per azionare le ruote 3. Carica le batterie di riserva. Le batterie agli ioni di litio saranno sempre un componente chiave nei veicoli elettrici, indipendentemente da come la fonte di energia e il motore siano integrati, ma non sono perfette. I veicoli elettrici alimentati solo a celle a combustibile a idrogeno affrontano anche alcune sfide.

Le batterie agli ioni di litio e le celle a combustibile a idrogeno sono intrinsecamente incapaci di operare per lunghe distanze sotto carichi pesanti, rendendo sempre più difficili accelerazione e frenata. I veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno hanno anche il problema di un'uscita di potenza instabile durante l'accelerazione. Tuttavia, poiché le celle a combustibile a idrogeno possono generare e immagazzinare elettricità autonomamente, c'è ampio margine per sfruttare il loro pieno potenziale per integrare l'energia delle batterie agli ioni di litio.

In tempi di drammatici cambiamenti climatici, la sostenibilità non è mai stata così importante: la transizione verso il trasporto a emissioni zero è un'area ideale per iniziare a ridurre le emissioni di gas a effetto serra. Lo sviluppo delle celle a combustibile a idrogeno potrebbe facilitare lo sviluppo delle batterie agli ioni di litio, rimodellando così il futuro green dell'energia automobilistica.