Як паливні елементи покращують стійкість літієвих батарей

2025-03-26

Підвищення температури атмосфери загрожує біорізноманіттю, викликало підвищення рівня моря та настільки змінило погоду, що різкі зміни клімату тепер можна виявити в будь-який даний день. Екологічні вчені та інженери працюють над покращенням енергоефективності, надійності та безпеки, а відновлювальна енергія стала основою сталого розвитку.

Сучасні дослідження літій-іонних батарей та паливних елементів на водні привертають все більше уваги з боку вчених та громадськості. До 2025 року світовий ринок літій-іонних батарей, як очікується, зросте до 100 мільярдів доларів США; в той же час світовий ринок паливних елементів на водні також, як очікується, перевищить 10 мільярдів доларів США.

Дослідження перспективних рішень для декарбонізації зосереджено на вирішенні проблем, пов'язаних із використанням літій-іонних батарей та паливних елементів на водні для декарбонізації автомобільної промисловості.

З ростом популярності електромобілів виробництво літій-іонних батарей процвітає. Водночас паливні елементи на водні часто використовуються як джерело енергії для зберігання енергії в транспорті, будівлях та енергетичних системах.

Експлуатація електромобіля є більш стійкою, ніж двигун внутрішнього згоряння, але літій-іонні батареї містять катодні матеріали літій, кобальт, графіт і нікель, які проходять через процеси видобутку та виробництва, що виробляють парникові гази. Вони розроблені для зберігання більшої потужності в менших пристроях, тому також підвищують ризик загоряння, якщо під тиском або розірвані.

Паливні елементи є більш безпечним, безвикидним альтернативним джерелом енергії. Пристрої з нульовими викидами генерують електрику через хімічні реакції, з воднем як основним реагентом.

Паливні елементи: покращення енергоефективності літій-іонних батарей

Ці дві передові технології не є взаємовиключними, оскільки паливні елементи мають потенціал підвищити потужність літій-іонних батарей. У випадку електромобілів паливні елементи на водні можуть покращити дальність поїздки та вирішити проблеми з дозаправкою, зменшуючи викиди парникових газів, пов'язані з літій-іонними батареями.

Окрім використання водню для генерації та зберігання електрики, паливні елементи можуть покращити силові установки літій-іонних батарей наступними способами:

1. Генерувати електрику з нульовими викидами для запуску автомобілів та аксесуарів 2. Зберігати енергію для рекуперативного гальмування та додавати електричні тягові мотори для приводу коліс 3. Заряджати резервні батареї. Літій-іонні батареї завжди будуть ключовим компонентом в електромобілях, незалежно від того, як інтегровано джерело живлення та двигун, але вони не ідеальні. Електромобілі, що працюють лише на паливних елементах на водні, також стикаються з деякими викликами.

Літій-іонні акумулятори та водневі паливні елементи за своєю природою не здатні працювати на великі відстані під важкими навантаженнями, що ускладнює прискорення та гальмування. Водневі паливні елементи електромобілів також мають проблему нестабільної потужності під час прискорення. Однак, оскільки водневі паливні елементи можуть самостійно генерувати та зберігати електрику, є багато можливостей для використання їхнього повного потенціалу для доповнення енергії літій-іонних акумуляторів.

У часи драматичних змін клімату стійкість ніколи не була такою важливою – перехід до безвуглецевого транспорту є ідеальною сферою для початку зменшення викидів парникових газів. Розробка водневих паливних елементів може сприяти розвитку літій-іонних акумуляторів, тим самим перетворюючи зелене майбутнє автомобільної енергії.