Discusión sobre el desarrollo de vehículos de pila de combustible de hidrógeno

Cuando se trata de vehículos de pila de combustible de hidrógeno, es sin duda una palabra con un alto índice de mención. Su aparición no solo responde al concepto social de conservación de energía y bajas emisiones de carbono en la sociedad actual, sino que también integra la "máxima protección ambiental" con una serie de tecnologías negras. Pero no es algo nuevo, entonces, ¿qué tipo de desarrollo de vehículos de pila de combustible de hidrógeno y el futuro de la promoción y popularización de qué obstáculos?

¿Qué es un coche de pila de combustible de hidrógeno?

Los coches de pila de combustible son coches que utilizan hidrógeno y otros combustibles para generar corriente a través de reacciones químicas y dependen de motores para impulsarlos. Mediante la reacción inversa del agua electrolizada, el hidrógeno se combina con el oxígeno del aire para generar la energía eléctrica necesaria para conducir el automóvil. El proceso de reacción química de las pilas de combustible no produce productos nocivos, solo descarga agua. Por lo tanto, se puede decir que los vehículos de pila de combustible de hidrógeno son una etapa muy ideal para el desarrollo de automóviles en términos de protección ambiental y conservación de energía.

En comparación con los vehículos eléctricos, los vehículos de pila de combustible tienen las ventajas de ligereza, larga duración, tiempo de carga corto y batería de larga duración. En términos de peso, las pilas de combustible de hidrógeno de la misma potencia son normales en comparación con el peso de la batería de los vehículos eléctricos, lo que puede reducir considerablemente la carga del vehículo; En términos de resistencia y carga, tomando el Mirai existente como ejemplo, solo se necesitan 3 minutos para hidrogenar a la vez, un alcance de 650 km y una duración de batería de más de 20 años, lo que hace que los vehículos eléctricos sean imposibles de alcanzar.

Además de comparar las enormes ventajas de los vehículos eléctricos, también es exclusivo de los vehículos de combustible (incluida la mezcla). El primero es su protección del medio ambiente. Las emisiones de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno son solo agua, y la ventaja de la contaminación de escape de los vehículos de combustible es evidente .; En segundo lugar, su estructura es más simple, fácil de mantener y mantener, y la tasa de fallas también es menor.

Así que es una ventaja tan obvia de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno, ¿por qué no es tan buena como la sal de sodio ideal que se ha promovido y desarrollado rápidamente? La razón de esto es que muchos de los problemas involucrados aún dificultan su popularización.

Barreras tecnicas

La tecnología de pila de combustible de hidrógeno tiene un umbral alto y requiere una gran inversión. En la actualidad, la mayoría de las empresas de automoción son débiles en este sentido. No hay preparación industrial ni de I + D relevante para las pilas de combustible de hidrógeno. Estos incluyen materiales clave como placas catalizadoras bipolares, así como tanques de almacenamiento de hidrógeno de alto voltaje, bombas de circulación de hidrógeno, etc., que no tienen capacidad para producción en masa. Tomará tiempo para que se forme la cadena industrial en general.

Control de costos

En el caso de las pilas de combustible, el mayor problema es que no se pueden utilizar a gran escala. Según los últimos datos del departamento de gobierno de los Estados Unidos, en 2017, por cada 1000 juegos de celdas de combustible del sistema de celdas de combustible de membrana de intercambio de protones de 80kW, el costo del sistema de celdas de combustible es de US $ 179 / kW (incluido el almacenamiento de hidrógeno a alta presión). tanques, reactores de batería, unidades de control de potencia, etc.). El costo de producir 10,000 sistemas de celdas de combustible es de $ 79 por kW, de los cuales el costo de los reactores de potencia es de $ 39 por kW.

Tomando a Mirai como ejemplo, la producción del vehículo ha aumentado a 2.000 en 2016, y esta cifra alcanzará los 30 millones en 2020. Con estos datos, el costo de un solo sistema de batería aún necesita más de 10.000 dólares estadounidenses, en comparación con las baterías de litio. El costo sigue siendo elevado.

El mayor problema con la limitación de las aplicaciones de pilas de combustible son los catalizadores. Los catalizadores de Pt son caros y fácilmente tóxicos, pero otros catalizadores tienen un rendimiento deficiente en comparación con otros. El método común para esto es convertir el material catalizador en partículas a nanoescala y usar el menor catalizador para lograr el máximo efecto. Por supuesto, la nueva generación de Miriam ha logrado reducir la demanda de alrededor del 90% de platino, lo que también es un gran avance.

Eficiencia de conversión de energía de las pilas de combustible

Sabemos que ninguna energía se puede convertir en otra, la eficiencia de conversión no puede ser del 100%, y el vehículo eléctrico usa electricidad directamente, y la eficiencia relativa es relativamente alta. Por el contrario, la pila de combustible convierte la energía eléctrica en energía química primero y luego se puede convertir. La pérdida de energía en el medio es mucho mayor.

Peligros para la seguridad de la producción y el transporte de hidrógeno

El hidrógeno es un tipo de gas muy peligroso. No solo tiene una fuerte inflamabilidad, sino que también tiene un cierto grado de asfixia. Por tanto, el problema del transporte de hidrógeno provocará accidentes graves. Además de tener cuidado en el transporte, el personal pertinente debe estar equipado con un detector de hidrógeno profesional para detectar si se producen fugas de hidrógeno.

La producción de hidrógeno no está en el mismo lugar que la producción de hidrógeno. El almacenamiento y transporte de hidrógeno por electrólisis de agua y otros métodos a las estaciones de hidrogenación es un eslabón clave en la promoción y aplicación a gran escala de los vehículos de pila de combustible. En la actualidad, la tecnología de almacenamiento y transporte de hidrógeno en China todavía es insuficiente y pocas empresas pueden completar el almacenamiento y el transporte. El nivel general de las empresas de preparación y repostaje de hidrógeno sigue siendo insuficiente.

Aunque la ventaja de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno es que el tiempo de hidrogenación es corto, sólo lleva 3 minutos. Sin embargo, la finalización del llenado en tan poco tiempo plantea un gran desafío para la capacidad de carga de todo el sistema. Una vez que la concentración de hidrógeno es demasiado alta en el proceso, existe el riesgo de explosión.

Dependencia con infraestructura como estaciones de repostaje de hidrógeno

El desarrollo de vehículos con pilas de combustible de hidrógeno está indisolublemente ligado a la construcción de infraestructura como las estaciones de almacenamiento de hidrógeno. Si los vehículos de pila de combustible no se venden bien, las empresas relevantes no estarán dispuestas a instalar equipos de hidrogenación excesivos. Si las estaciones de almacenamiento de hidrógeno no pueden popularizarse, inevitablemente afectará la promoción a gran escala de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno. Lo que está en juego es evidente.

Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno, sin duda, tienen un futuro brillante y amplias perspectivas de mercado, pero los problemas que enfrentan en su desarrollo no pueden ignorarse. Toda la cadena industrial, desde la producción de hidrógeno hasta el almacenamiento y el transporte, aún no ha tomado forma. Solo manejando y resolviendo adecuadamente los problemas y peligros ocultos que se encuentran en estos procesos de desarrollo, su producción masiva y popularización se hará realidad. En cuanto al futuro de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno puede ir en contra de la tendencia, seguiremos prestando atención.

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