燃料电池 锂电池 区别 汽车人:燃料电池与锂离子电池对比下的优势与不足

小编 2024-10-07 资讯中心 23 0

汽车人:燃料电池与锂离子电池对比下的优势与不足

科普啦!“燃料电池相对于锂离子电池有哪些优势和不足?”以下回答来自电池从业者。

要比较优势和不足,前提是在相同应用目的前提下。先将燃料电池和锂电池作为对象比较不同和相同,然后才可针对不同的应用比较优势和不足。

不同的工作方式:燃料电池输入化学能,输出电能;锂电池输入电能,输出电能。因之,燃料电池是能量转化装置,而锂电池是储能(电能)装置。

相同的放电原理:燃料电池和锂电池对外输出电能时不是热机过程,而是等温绝热的电化学电源过程,故此效率高。

优势

1.当边界是地球上的人类社会时,对于未来能源结构调整的意义,燃料电池>锂电池:在化石能占绝绝大部分一次能源份额的一二百年内,如何提高从化石能到消费终端有用功的效率,以及如何屏蔽特定的有用功形式与一次能源结构的确定对应,关键是能量转化装置(人们容易类比到工业革命的蒸汽机的意义)的变革,而储能装置的作用往往是优化能量利用的效率。

2.当边界是运载工具特别是地面的汽车时,燃料电池驱动比锂电池驱动更可能成为类似今天的汽车业态:3分钟以内能量恢复,续驶里程超过400公里。化学反应需要氧化剂、还原剂(俗称燃料)和反应场所,燃料电池汽车只需要携带两样:燃料和反应场所——燃料电池;而锂电池汽车则需三样都带,又锂电池中氧化剂、还原剂存放距离很近(当前是靠百微米厚的隔膜)即使不工作也有自放电,再锂电池为达成寿命循环往往浅充浅放,即不能每个循环都像传统汽车那样将油用干、将油加满,故此真实使用时理论的续驶里程还要减半。这就是现在的燃料电池汽车有效续驶里程可达到600公里以上,而锂电池汽车有效续驶里程一般地小于100。

燃料电池汽车类似天然气内燃机汽车,反应场所和燃料可以物理隔离,燃料加注实际是物理过程,要多快可以多快——只要经济上觉得上算,而锂电池汽车能量恢复是充电过程,即电解反应,需要控制要不然就会有副反应发生,其燃料加注速度受到技术进展程度的制约。

不足

1.当边界是便携电子设备时,燃料电池由于氧化剂、还原剂、反应场所分离,其系统集成简化的难度远远大于已经充分集成的锂电池或者其他种类二次电池;

2.当边界是电网不间断备份时,2ns的电子设备要求,燃料电池要把分离在外的氧化剂和还原剂送到电池内几乎是不可能达成的;

产业化程度:燃料电池现在没有产品制造业;而锂电池针对便携电子设备的现场电源已经形成了批量制造业。但针对汽车,两者都没有形成产品制造业,共同的技术难点在于电化学反应如何适应电机的感性负载大动态需求。

容易被蛊惑的说法:锂电池汽车因为现在已经存在锂电池工业,会比燃料电池汽车更容易取代内燃机汽车的历史地位。道理上的谬误:产品开发是从客户需求出发的,没听说割草机用的内燃机通过升级改造就能成就汽车内燃机的;经验上的认知:蓄电池汽车,从1900年开始,锂电池已经是第四次浪潮了,好像还是不会成功在这个10年,这是件很难的事情。

最让人憧憬的说法:燃料电池发动机+锂电池形成电电混合动力驱动汽车,可以1)提升2倍效率;2)车辆零排放;3)寿命和成本容易达成;4)摆脱汽车对原油资源的单一依赖。

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燃油车早晚被淘汰,氢燃料电池vs锂电池,谁才是新能源大哥

燃油车早晚被淘汰,未来是电动车的天下,而电动车比拼的就是电池,电池领域两个不可忽视的对手就是氢燃料电池和锂电池,氢离子具有天然优势,转化率高,并且安全不会爆炸,在转化过程中也没有任何污染,但现在的市场地位还竞争不过锂电池。

氢燃料汽车可不是通过氢气燃烧,带动车辆跑,而是利用氢能发电再驱动电机行驶,它充能快 5分钟 8百公里 还不用像锂电池一样堆电池。

氢燃料电池最主要的问题是将来加氢站,氢气的运输或者运费问题,运输氢气最便宜的是管道运输,大概是每公斤1块多,但是铺设这些管道需要几亿甚至几十亿,相比于电网建设,已经严重落后,而使用氢罐来运输,氢气太轻了,为了保证运输安全,氢罐又必须做得比较厚,比较重,1辆车拉着10吨货物跑到加氢站,而里面的氢气只有100公斤,或者进一步加压,直接将氢气液化,但是加压液化的过程就消耗了整车氢气的三分之一能量,非常不划算,氢气的制造过程,目前世界超过一半的氢气是通过蒸汽甲烷重整制造出来的,而这个过程中有7%的甲烷被排到大气中,而甲烷对温室效应的影响是二氧化碳的28倍,影响更大,还有一种方法是电解水制氢,而用的电,大多数还是媒电,也是碳排放比较严重,这些都是不符合碳中和的大趋势,,同时加氢站的运营 人工 租金成本也很高。

而锂电池方面,全球前十的企业,我们占了7家,宁德时代和比亚迪更是占据前两名的位置,遥遥领先,而目前三元锂电池能量密度最高,安全性较差,并且镍钴铝或者镍钴锰作为三元,有一定污染,需要将来有完整的回收产业链,但我国特高压输电已经成熟,可以把甘肃等地的清洁能源输往全国各地,电网损耗相对要小很多,我国电网已经很发达了,不需要再额外建设输氢管道,避免重复基础建设。

那有人会说,未来是固态电池的天下,其实固态电池还是锂电池,只是把其中的电解液换成了固体,锂电池之所以会爆炸就是因为特殊的情况下,电解液会发生反应,迅速产生大量的气体,没能及时从排气阀中排出,所以全部换成固体的话,没有电解液就没有这个问题了,并且固态电池可以更进一步提高能量密度,所以锂电池的未来一定是固态电池。

氢燃料电池需要解决的是运输问题,而锂电池需要解决能量密度 安全和电池回收问题,我国已经建成发达的电网系统,似乎预示着更多的清洁能源被输送到全国各地,这些能源可以用来给电动车充电,也能用来制氢,解决源头污染,在没有解决氢燃料运输问题之前,锂电池还是新能源大哥。

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