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电池知识

燃料电池发展的一个最大的短板是什么?它和锂电池有什么区别?

来源:宝鄂实业    2019-05-16 22:23    点击量:

燃料电池发展的一个最大的短板:目前看来,是加氢站的建设成本太贵,一个200kg的加氢站建设成本至少1500万rmb,以后运营起来能不能赚回成本真是个特别大的问题,所以日本人现在就有100多座加氢站让人不得不佩服他们超级有钱啊,中国目前加氢站就11座,此外8座在建。

另外铂资源比锂资源还要稀缺,且如同楼上几位所说的是,铂中毒的问题使得燃料电池的寿命更不如锂离子动力电池。此外即使,燃料电池车发展起来了,车上也要加装锂离子电池,正如诸位所说,一个是发电机,一个是储能单元,储能单元哪里都不能缺。

大纲:1. 能量效率对比;2.寿命周期内转化能量的对比;3,生产能耗和生产成本对比;4.综合,单位生产能耗与寿命周期内转化能量的对比。(过年回来再填坑)
首先说下电池的作用,撇开实用性不谈都是扯淡,作用是存储或转化为电能。锂电是储电,电化为电,效率大概是97%,以能量来源为太阳能为例,太阳发电效率为17%,总的效率大概是16%,能量利用效率很低吧?再说燃料电池吧,燃料电池是纯粹的能量转化装置,化学能转化为电能,再说下效率的问题,太阳能转氢效率是x,燃料电池能量效率为y,总得效率为x*y,明天查下效率再来更新。
锂电的寿命一般是600到3000次,电池材料不同,寿命不同,举例来说钴酸锂和石墨体系的电池,比如手机电池,可以做到600次,而磷酸铁锂和MCMB体系的电池轻松到1500次,做的好的到5000次的也有,磷酸铁锂和钛酸锂的电池就得以万次来计算了。燃料电池的寿命是按照催化剂的毒化和电极的老化来说的,也不是按照次数计算的,具体数据还得去查:
说几点燃料电池存在的问题吧:
1 成本 催化剂和电解质的成本都很高;其他部件如bipolar plates等在进入量产之前,成本也很高
2 寿命和稳定性 电极和电解质在长期工作后都会有较大程度的损伤,影响输出功率甚至完全fail
3 燃料 加氢站的普及;还有氢气从哪里来?目前量产的氢气是用天然气提炼的,也就是说,依然依赖于化石燃料,还降低了效率
4 安全 这就不用多说了吧。不过没有前面几个方面那么致命

燃料电池PK锂离子电池

当前,全球能源和环境系统正面临着巨大的挑战。其中,作为石油消耗和二氧化碳排放大户的汽车产业,也正面临着一场革命性的变革,将包括纯电动、燃料电池技术在内的纯电驱动作为新能源汽车的主要技术方向,已然成为世界各国形成的共识。燃料电池汽车是电动汽车汽车电池的另一个重要方向,与锂离子电池相比,可以清楚地看见两者间有着明显的优缺点。

首先,是从安全性角度出发。

燃料电池的安全隐患氢气的泄露与控制是燃料电池系统安全隐患的主要来源,属于物理层面,而锂离子电池的安全隐患则主要来自于不易控制的链式反应,属于化学层面。因为链式反应速度极其短暂,所以就可控性角度说,锂离子电池的控制难度要高于燃料电池。不过在遇到极端剧烈碰撞的情况下,燃料电池的危害程度则要更大。当然这也仅仅是理论上,氢气本身因为快速逃逸的特点使得泄漏时间很短,加上高压氢气瓶耐撞击、跌落、枪击等非常规性能也为安全提供了保障。

其次,是从低温性能的角度看。

因为低温下电解液的粘度增大电导率下降,会导致电池极化内阻急剧增加,一般厂商都不推荐零度以下的放电行为,因此锂电池需要外部提供供热来解决低温问题。燃料电池低温起步性能差,但随着启动后自身放热的增加,电堆的温度会很快稳定在80-90℃的正常工作温度范围。不过关于燃料电池如何实现低温启动,特别是不使用外辅电前提下的低温启动是一个重要的研究课题。

第三,是从成本角度考虑。

总体上看,无论是燃料电池还是锂离子电池,在价格上都要高于传统能源。特别是氢气的来源、存储以及安全使用等条件的复杂与严苛,导致氢燃料电池成本居高不下,短期内难以取得优势。以大批量产数据来看,锂电池成本最终会突破1000元/kwh;燃料电池的成本目前还是很高的,期望远期大批量实现的前提下可能去接近于现在内燃机的价格。

第四,是充电所需消耗的时间。

冗长的充电时间始终是锂离子电池一个难以磨灭的痛点。在一般的充电模式下,一辆装有锂离子电池的车,需要耗费3到8个小时才能充满。相较之下,燃料电池就显得方便快捷了许多,以氢燃料电池为例,直接加氢仅需3到5分钟,就能满血复活。

第五,续航里程。

这可能是所以纯电动汽车,特别是锂离子电池汽车最大的痛点了。传统的锂离子电池在续航能力上很难突破500km,相比之下能量密度高且重量更轻的燃料电池,在续航里程上就能够达到更远。

第六:温度影响。

燃料电池汽车可以通过整车综合热管理,保持和夏天一样长的续航里程,这一点是锂离子电池不能做到的。锂离子电池不管是PTC加热还是空调加热,都要消耗电量。燃料电池夏天的时候需消耗电量来给空调供电,而在冬天的时候只需用废热给乘客舱保温和采暖。所以从理论上讲,冬天的里程应该比夏天还长。目前有机构在开展基于朗肯循环的废热发电研究,若能实现将进一步提高燃料电池的效率。

第七:成本平衡。

燃料电池和纯电动汽车的成本平衡点不同,乘用车是500公里左右,商用车100公里左右;