У плима нове енергетске револуције, ћелије водоника и литијумске батерије, као две основне енергије технологије, преобликовају енергетски пејзаж кроз различите технолошке путеве. Желе ћелије водоника постижу енергетску претворбу нулте емисије кроз електрохемијске реакције у мембранама за размену протона, док литијумске батерије ослањају се на интеркалирање и деинтерцалацију литијумских јона између позитивних и негативних електрода за складиштење енергије. Иза овог технолошког такмичења налази се вишедимензионално диференцирана конкуренција у погледу енергетске густине, ефикасности конверзије, инфраструктуре, економичности и још много тога. Компатибилност њихових технолошких карактеристика са сценаријима апликације одређује њихов комплементарни и симбиотски однос у доба неутралности угљеника.
И. Основне разлике у технолошким принципима и параметрима перформанси
Протонске мембране мембране за размену горива (ПЕМФЦС), врста ћелија горива водоника, ствара електричну енергију кроз хемијске реакције водоник-кисеоника. Њихове основне предности леже у енергетској густини и прилагодљивости ниске температуре. Узмимо возило за гориво Тоиота Мираи као пример; Његова густина енергије у систему достиже 33,6 кВх \/ кг, 168 пута од литијумских батерија. Један хидроген гориво за три минута омогућава АН-у сензору 800- километар возила. Ова карактеристика је веома погодна за апликације попут 4,4 МВ вучне снаге канадског пацифичког железница (ЦПКЦ), где су трошкови потрошње енергије 42% нижи од оних од дизела, а задржавање перформанси прелази 95% чак и у изузетно хладном окружењу (-30.
С друге стране, литијумске батерије постижу наплату и испуштање кроз миграцију литијумских јона између позитивних и негативних електрода. Савремена амперекциона технологија Цо., Ограничена (ЦАТЛ) Истраживање и развој технологије батерије чврстог стања имају повишену густину енергије на 500 ВХ \/ кг. Међутим, ограничено хемијским својствима литијумских јона, њихове перформансе ниског температуре (пропадање капацитета од 40% на -10 степени) и густина енергије и даље је умањено од ћелија горива водоника.
У погледу ефикасности конверзије, литијумске батерије, као директне уређаје за складиштење енергије, похвалите ефикасност конверзије енергије чак и 90%. Супротно томе, ћелије за водоника подвргавају се секундарном процесу конверзије "електрично-водоник-електричне енергије", што резултира ефикасношћу самог ланца од само 35% -45%. Ова одступања ефикасности посебно је видљива у сектору путничких возила. Теслин В4 суперцхаргер може постићи брзину пуњења од "200 километара за 5 минута", док Хиундаи Неко водоник возило за гориво, упркос 3- минутно средство за пуњење хидрогеногена, омогућавајући АНЕ 800- километар, само постиже једну трећину километраже по квх у поређењу са литијумским батеријама. Ове технолошке карактеристике диктирају да су ћелије за гориво водоника погодније за тешким превозом и стационарним сценаријима за складиштење енергије, док литијумске батерије доминирају на кратко на краткотрајним апликацијама за преносне и преносне уређаје.
ИИ. Структурне контрадикције у инфраструктури и економичности
Глобални број гомила пуњења је надмашио 18 милиона, а Кина је рачуноводство 6,6 милиона јединица. Супротно томе, број станица за хидрогенике на мање од 400. Овај значајан јаз у инфраструктури директно доводи до ограничене пенетрације возила са водоничним горивом, што и даље остаје испод 1%, упркос способностима постизања 180- дневно-сезонско складиштење енергије са 8% стопом губитка у пројектима попут ЗХАНГЈИАКОУ. Ово ограничење је последица рарје мреже за пуњење водоника.
Супротно томе, литијумске батерије сведочиле су пад цена литијум-гвожђе фосфатне батерије на 0. 5 Иуан \/ Вх. Бид'с Бладе батеријска технологија, кроз структурне иновације, повећала је коришћење јачине звука за 50%, што је омогућило електрична возила по цени од 200, 000 иуан да постигну опсег вожње прелазећи 700 километара.
Контрадикција трошкова такође се манифестује у аутономији ресурса. Кинеска зависност литијум-ресурса о увозу прелази 70%, док је стопа аутономије аутоногије енергије водоника достигла 98%. Ова разлика задужења ресурса даје ћелије водоничних горива природну предност у међурегионалном превозу, као што је показано у изградњи станица за пуњење водоника који прате гасовод "Западно водоник". Иако су трошкови топлоте Мираи-овог система горивних ћелија пали са 50, 000 амерички долари на 18 година, {000 амерички долари, што указује на почетну појаву економија обима, тренутне трошкове производње зелене водониге (35 ИУАН \/ КГ) остаје 2,3 пута већа од дизела, ограничавајући велику комерцијализацију величине.
ИИИ. Двострука разматрања безбедносних ризика и карактеристика заштите животне средине
Безбедносни ризици ћелија водоника горива пре свега центра око меморије водоника и транспорта. Упркос способности мембране протонске размене да спречи директан електронски пренос, веома запаљива и експлозивна природа водоника и даље захтева посебне заштитне мере. Канадски локомотиви водоника усвајају двослојни резервоаре за складиштење водоника и сензоре притиска за контролу вероватноће цурења испод једног од милион.
Супротно томе, опасности од безбедности литијумских батерија углавном произилазе из термалне бекства. Цатлови "незапаљива" батеријска технологија, путем адитива електролита и премаза одвојена, подигнута је термичка бежајана температура окидача на 180 степени.
Што се тиче карактеристика заштите животне средине, ћелије горива водоника могу постићи нулту емисију током свог животног циклуса ако се користи обновљиви енергијом за производњу водоника. Пројект за водоник за водоник за ветар Зхангјиакоу смањује емисију угљен-диоксида 120, 000 тона годишње. Међутим, сиви водоник (произведен од фосилних горива) има интензитет угљеника који прелази на бензин. Производња литијумске батерије ствара 15 тона емисије угљеника по тони литијум карбоната, а рударство тешких метала попут кобалта и никла представља ризике заштите животне средине. Ипак, Баостеелова технологија на бази водоника на бази водоника смањује емисију угљеника по тони челика за 50% кроз смањење водоника гвоздене руде, приказује јединствену вредност ћелија водоника горива у индустријској декарбонизацији.
ИВ. Рафинирана подела рада и колаборативне иновације у сценаријима апликације
У сектору путничких возила, литијумске батерије доминирају са 90% тржишним удјелом због доспећа мрежа пуњења. Тесла Модел 3 смањује потрошњу енергије на 100 километара до 12,5 кВх кроз 4680 батерија и технологију ћелијског до-шасије (ЦТЦ). Супротно томе, ћелије горива водоника направили су пробој у тешким превозу. КИНА ПЛАНИРАНА "ХИДРОГЕ ЕНЕРГИ ЦОРРИДОР" покрива регионе попут Пекинга-Тиањин-Хебеи подручје и делту реке Иангтзе, смањујући покрајински транспортни трошкови за тешки камиони са водоник-напајањем за 30% у поређењу са дизелом.
У сектору складиштења енергије се појављује тренд технолошке интеграције. ЦАТЛ-ов "водоник-литијумски хибридни складишни систем" Смањује укупне трошкове за 40% користећи литијумске батерије да регулишу тренутну ћелије за моћ и водоника за дугорочно складиштење енергије. Ова колаборативна иновација потврђена је током зимских олимпијских игара Зхангјиакоу, где је 10 МВ за складиштење погодило енергетске енергије 10 МВ и литијумска батерија, формирала хибридни систем, постизање комплементарних перформанси са одговором другог нивоа и складиштење енергије у другом нивоу.
В. БУДУЋЕ ПРОСПЕКТИ ТРГОВИНЕ ТЕХНОЛОШКЕ ИТЕРАЛНОСТ И ПОЛИТИКЕ
Потрошња енергије ПЕМ електролизова за производњу водоника пала је на 4 кВх \/ нм³, а трошкови производње фотонапонских водоника у Нингксији приближавају се угљојдним водоним на бази угља. Тоиота и БМВ су заједнички развили систем горива за гориво четврте генерације, смањујући употребу платинских катализатора за 90% и смањење трошкова на 1, 000 амерички долари по киловат. У сектору литијумске батерије, временска линија масе за чврсте батерије је напредна до 2027. године. Бид'с Хаисхи 07 ЕВ, опремљен литијумским манганском гвозденим батеријама, побољшао је задржавање распона ниског температуре на 85%.
На нивоу политике, Европска унија мандара стопу железничке декарбонизације прелази 50% до 2030. године, а Кина је укључивала енергију водоника у "Новом каталогу промоције енергије". Пројектује се да ће до 2040. године енергија водоника уложити 23% терминалне потребе за енергијом, док ће литијумске батерије обухватити 45% мобилног тржишта путовања. Ова енергетска стратегија двоструког стазе омогућава моделе попут Хиундаи Неко-а да би се постигао алкохолно-систем возила за хидроген и Хонда, а ЦАТЛ и ХОНДА заједнички су развили "замјену батерије + раствор за хидрогене енергије" да би се омогућило флексибилно допуњења енергије за тешке камионе.
ЗАКЉУЧАК: Пут симбиотских суживота у енергетској револуцији
Конкурс између ћелија горива водоника и литијумских батерија је у основи рафинирана подела рада у технолошким сценаријима. Литијумске батерије, са њиховим предностима у трошковима, ефикасности и инфраструктури, незамјењиве су у преносама за путовање и преносне апликације за преносне уређаје. Желе ћелије водоника, уз њихов потенцијал у густини енергије, распон вожње и индустријске декарбонизације, представљају будући смер за тешки транспорт и стационарно складиштење енергије. Као што је предвиђено "Дуал-трацк енергетском стратегијом" Дуал-трацк ", у овој технолошкој револуцији не постоји појединачни победник. Само кроз иновације материјала, интеграција система и координација политике може се остварити енергетска транзиција у оквиру циља неутралности угљеника од 2060. године. Технолошке праксе ЦАТЛ-ова "водоник-литијумски хибридног складишта" и Тоиотина "двостепеног двоструког система" већ су осветлила зору енергетске револуције - у зеленој будућности коју карактерише водоник-литијумска сарадња и разноликост.
