Cum îmbunătățesc celulele de combustie sustenabilitatea bateriilor cu litiu

2025-03-26

Creșterea temperaturilor atmosferice a amenințat biodiversitatea, a cauzat creșterea nivelului mării și a modificat vremea atât de dramatic încât schimbările drastice ale climei pot fi acum detectate în orice zi dată. Oamenii de știință și inginerii de mediu lucrează pentru a îmbunătăți eficiența energetică, fiabilitatea și siguranța, iar energia regenerabilă a devenit o piatră de temelie a dezvoltării durabile.

Cercetarea actuală asupra bateriilor cu litiu-ion și a celulelor de combustie cu hidrogen a atras din ce în ce mai mult interes din partea oamenilor de știință și a publicului. Până în 2025, se așteaptă ca piața globală a bateriilor cu litiu-ion să crească la 100 miliarde USD; în același timp, se așteaptă ca piața globală pentru celulele de combustie cu hidrogen să depășească 10 miliarde USD.

Cercetările asupra soluțiilor promițătoare de decarbonizare se concentrează pe abordarea provocărilor asociate utilizării bateriilor cu litiu-ion și a celulelor de combustie cu hidrogen pentru a decarboniza industria auto.

Odată cu popularitatea în creștere a vehiculelor electrice, producția de baterii cu litiu-ion este în plină expansiune. În același timp, celulele de combustie cu hidrogen sunt adesea utilizate ca sursă de energie pentru stocarea energiei în transport, clădiri și sisteme de rețea.

Operarea unui vehicul electric este mai sustenabilă decât un motor cu ardere internă, dar bateriile cu litiu-ion conțin materiale catodice litiu, cobalt, grafit și nichel care trec prin procese de extracție și fabricație care produc gaze cu efect de seră. Ele sunt concepute pentru a reține mai multă putere în dispozitive mai mici, astfel încât cresc și riscul de ardere dacă sunt supuse presiunii sau se rup.

Celulele de combustie sunt o sursă de energie alternativă mai sigură, fără emisii. Dispozitivele cu emisii nete zero generează electricitate prin reacții chimice, cu hidrogenul ca reactiv principal.

Celulele de combustie: Îmbunătățirea eficienței energetice a bateriilor cu litiu

Aceste două tehnologii avansate nu sunt exclusiviste, deoarece celulele de combustie au potențialul de a spori puterea bateriilor cu litiu-ion. În cazul vehiculelor electrice, celulele de combustie cu hidrogen pot îmbunătăți autonomia de conducere și pot rezolva problemele de realimentare, reducând în același timp emisiile de gaze cu efect de seră asociate bateriilor cu litiu-ion.

În plus față de utilizarea hidrogenului pentru a genera și stoca electricitate, celulele de combustie pot îmbunătăți trenurile de rulare ale bateriilor litiu-ion în următoarele moduri:

1. Generarea de electricitate net-zero pentru a porni mașinile și accesoriile vehiculului 2. Stocarea energiei pentru frânarea regenerativă și adăugarea de motoare electrice de tracțiune pentru a acționa roțile 3. Încărcarea bateriilor de rezervă. Bateriile litiu-ion vor fi întotdeauna un component cheie în vehiculele electrice, indiferent de modul în care sursa de energie și motorul sunt integrate, dar nu sunt perfecte. Vehiculele electrice alimentate doar de celule de combustie cu hidrogen se confruntă, de asemenea, cu unele provocări.

Bateriile litiu-ion și celulele de combustie cu hidrogen sunt, în mod inerent, incapabile să funcționeze pe distanțe lungi sub sarcini grele, ceea ce face accelerarea și frânarea din ce în ce mai dificile. Vehiculele electrice cu celule de combustie cu hidrogen au, de asemenea, problema unei puteri de ieșire instabile în timpul accelerării. Cu toate acestea, deoarece celulele de combustie cu hidrogen pot genera și stoca electricitate pe cont propriu, există mult spațiu pentru a folosi întregul lor potențial pentru a suplimenta energia bateriilor litiu-ion.

În vremuri de schimbări climatice dramatice, sustenabilitatea nu a fost niciodată mai importantă – tranziția către transportul net-zero este un domeniu ideal pentru a începe reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Dezvoltarea celulelor de combustie cu hidrogen ar putea facilita dezvoltarea bateriilor litiu-ion, remodelând astfel viitorul verde al energiei auto.