Как топливные элементы улучшают устойчивость литиевых батарей

2025-03-26

Повышение температуры атмосферы угрожает биоразнообразию, вызывает повышение уровня моря и изменяет погоду так резко, что резкие изменения климата теперь можно обнаружить в любой данный день. Экологические ученые и инженеры работают над повышением энергоэффективности, надежности и безопасности, и возобновляемая энергия стала основой устойчивого развития.

Текущие исследования по литий-ионным батареям и водородным топливным элементам привлекают все больший интерес от ученых и общественности. К 2025 году ожидается, что глобальный рынок литий-ионных батарей вырастет до 100 миллиардов долларов США; в то же время, мировой рынок водородных топливных элементов также ожидается, что превысит 10 миллиардов долларов США.

Исследования перспективных решений по декарбонизации сосредоточены на решении проблем, связанных с использованием литий-ионных батарей и водородных топливных элементов для декарбонизации автомобильной промышленности.

С растущей популярностью электрических автомобилей производство литий-ионных батарей бурно развивается. В то же время водородные топливные элементы часто используются в качестве источника энергии для накопления энергии в транспорте, зданиях и сетевых системах.

Эксплуатация электрического автомобиля более устойчива, чем у автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, но литий-ионные батареи содержат катодные материалы литий, кобальт, графит и никель, которые проходят процессы добычи и производства, приводящие к выбросам парниковых газов. Они предназначены для хранения большего количества энергии в меньших устройствах, поэтому они также увеличивают риск возгорания в случае давления или разрыва.

Топливные элементы являются более безопасным, безэмиссионным альтернативным источником энергии. Устройства с нулевым чистым уровнем выбросов вырабатывают электричество посредством химических реакций, с водородом в качестве основного реагента.

Топливные элементы: Улучшение энергетической эффективности литиевых батарей

Эти две современные технологии не являются взаимоисключающими, поскольку топливные элементы имеют потенциал увеличить мощность литий-ионных батарей. В случае электрических автомобилей водородные топливные элементы могут улучшить запас хода и решить проблемы с заправкой, при этом сокращая выбросы парниковых газов, связанные с литий-ионными батареями.

Кроме использования водорода для производства и хранения электроэнергии, топливные элементы могут улучшить силовые установки литий-ионных батарей следующими способами:

1. 1. Генерация чистой энергии для запуска автомобилей и вспомогательных устройств 2. Хранение энергии для рекуперативного торможения и добавление электрических тяговых моторов для привода колес 3. Зарядка резервных батарей. Литий-ионные батареи всегда будут ключевым компонентом в электрических автомобилях, независимо от того, как интегрируется источник энергии и двигатель, но они не идеальны. Электрические автомобили, работающие только на водородных топливных элементах, также сталкиваются с некоторыми проблемами.

Литий-ионные батареи и водородные топливные элементы по своей сути не способны работать на большие расстояния под тяжелыми нагрузками, что делает ускорение и торможение все более сложными. У электрических автомобилей на водородных топливных элементах также есть проблема нестабильной мощности при ускорении. Однако, поскольку водородные топливные элементы могут генерировать и хранить электричество самостоятельно, существует достаточно возможностей для использования их полного потенциала для дополнения энергии литиевых батарей.

В условиях драматических изменений климата устойчивое развитие никогда не было столь важным – переход на транспорт с нулевыми выбросами углерода является идеальной областью для начала сокращения выбросов парниковых газов. Разработка водородных топливных элементов может способствовать развитию литий-ионных батарей, тем самым изменяя зеленое будущее автомобильной энергетики.