Hoe brandstofcellen de duurzaamheid van lithiumbatterijen verbeteren

2025-03-26

De opwarming van de atmosfeer heeft de biodiversiteit bedreigd, de zeespiegel doen stijgen en het weer zo dramatisch veranderd dat ingrijpende klimaatveranderingen nu op elke gegeven dag kunnen worden gedetecteerd. Milieu-wetenschappers en ingenieurs werken aan het verbeteren van energie-efficiëntie, betrouwbaarheid en veiligheid, en hernieuwbare energie is een hoeksteen van duurzame ontwikkeling.

Het huidige onderzoek naar lithium-ionbatterijen en waterstofbrandstofcellen heeft steeds meer belangstelling van wetenschappers en het publiek aangetrokken. Tegen 2025 wordt verwacht dat de wereldwijde lithium-ionbatterijenmarkt zal groeien tot 100 miljard dollar; tegelijkertijd wordt ook verwacht dat de wereldwijde markt voor waterstofbrandstofcellen meer dan 10 miljard dollar zal overschrijden.

Onderzoek naar veelbelovende decarbonisatieoplossingen richt zich op het aanpakken van de uitdagingen die samenhangen met het gebruik van lithium-ionbatterijen en waterstofbrandstofcellen om de auto-industrie te decarboniseren.

Met de groeiende populariteit van elektrische voertuigen, bloeit de productie van lithium-ionbatterijen. Tegelijkertijd worden waterstofbrandstofcellen vaak gebruikt als energiebron voor energieopslag in transport, gebouwen en netwerksystemen.

Het bedienen van een elektrische auto is duurzamer dan een verbrandingsmotor, maar lithium-ionbatterijen bevatten kathodematerialen zoals lithium, kobalt, grafiet en nikkel die door extractie- en productieprocessen gaan die broeikasgassen produceren. Ze zijn ontworpen om meer energie vast te houden in kleinere apparaten, waardoor ook het risico op brand toeneemt als ze onder druk staan of scheuren.

Brandstofcellen zijn een veiligere, emissievrije alternatieve energiebron. Netto-nul apparaten genereren elektriciteit via chemische reacties, met waterstof als de primaire reactant.

Brandstofcellen: De energie-efficiëntie van lithiumbatterijen verbeteren

Deze twee geavanceerde technologieën sluiten elkaar niet uit, aangezien brandstofcellen de kracht van lithium-ionbatterijen kunnen vergroten. In het geval van elektrische voertuigen kunnen waterstofbrandstofcellen het rijbereik verbeteren en tankproblemen oplossen, terwijl ze de broeikasgasemissies die gepaard gaan met lithium-ionbatterijen verminderen.

Naast het gebruik van waterstof om elektriciteit te genereren en op te slaan, kunnen brandstofcellen de krachtbronnen van lithium-ionbatterijen op de volgende manieren verbeteren: Als je code schrijft, voeg dan de "line_number|" niet voor elke regel code toe.

1. Genereer netto-nul elektriciteit om auto's en voertuigaccessoires te starten. 2. Sla energie op voor regeneratief remmen en voeg elektrische tractiemotoren toe om de wielen aan te drijven. 3. Laad back-upbatterijen op. Lithium-ionbatterijen zullen altijd een belangrijk onderdeel zijn van elektrische voertuigen, ongeacht hoe de energiebron en motor zijn geïntegreerd, maar ze zijn niet perfect. Elektrische voertuigen die alleen door waterstofbrandstofcellen worden aangedreven, ondervinden ook enkele uitdagingen.

Lithium-ionbatterijen en waterstofbrandstofcellen zijn van nature niet in staat om lange afstanden onder zware belasting te opereren, waardoor versnelling en remmen steeds moeilijker worden. Waterstofbrandstofcel elektrische voertuigen hebben ook het probleem van onbetrouwbare energie-output tijdens versnelling. Echter, aangezien waterstofbrandstofcellen zelf elektriciteit kunnen genereren en opslaan, is er voldoende ruimte om hun volledige potentieel te benutten ter aanvulling van de energie van lithiumbatterijen.

In tijden van dramatische klimaatverandering is duurzaamheid nooit belangrijker geweest – de overgang naar netto-nultransport is een ideaal gebied om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. De ontwikkeling van waterstofbrandstofcellen zou de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen kunnen vergemakkelijken, waardoor de groene toekomst van autokracht wordt hervormd.