Cómo las pilas de combustible vencen a las baterías de litio

China Blue-G New Energy Technology Group Co., Ltd. de Yixing Electric y Canadian Hydrogenics firmaron un acuerdo de licencia de compra de 50 millones de dólares. El acuerdo estipula que Hydrogenics desplegará un sistema para 1.000 autobuses de pila de combustible de hidrógeno de emisión cero en China.

Casualmente, Beijing Hydrogen Power Creation Technology Co., Ltd. y Guoda Hydrogen Energy Technology Co., Ltd. firmaron un pedido de 500 conjuntos de reactores eléctricos de celda de combustible de 30KW por valor de 120 millones de yuanes, y los entregaron uno tras otro antes de finales de 2017. .

Detrás de la avalancha de pedidos de celdas de combustible, por un lado, estaba una nueva política de subsidios introducida a fines del año pasado por cuatro ministerios que dejó en claro que los subsidios a los automóviles de celdas de combustible no irían cuesta abajo. En la actualidad, las pilas de combustible están subvencionadas en base a modelos, que es cuatro veces más fuerte que en Estados Unidos y Japón. Por otro lado, las pilas de combustible tienen una densidad de energía y una densidad de potencia elevadas incomparables para las baterías de litio.

Aunque el principio de reacción integrado adoptado por las baterías de iones de litio es innovador en comparación con el mecanismo de reacción redox heterogéneo de las baterías secundarias convencionales, rompe con la idea tradicional de que el electrodo negativo debe ser una fuente de litio y logra un alto voltaje y una alta energía específica La batería secundaria El sistema ha logrado grandes logros en el comercio social. Sin embargo, en base a la electrocatálisis heterogénea única y al principio de funcionamiento abierto, la pila de combustible es un nivel de desarrollo relativamente avanzado de la batería secundaria en términos del dispositivo electroquímico.

¿Por qué las pilas de combustible tienen un nivel de desarrollo más avanzado que las pilas secundarias?

1, métodos de trabajo

En primer lugar, en términos de métodos de trabajo, las baterías de litio no pueden tener una densidad energética excesiva. Debido a que la batería secundaria es una operación sellada, también debe desarrollarse en un sistema completamente sellado y esforzarse por lograr que no requiera mantenimiento. Esto es particularmente importante para la energía de litio. Es precisamente este punto el que determina que la densidad energética de las baterías de litio debe ser limitada, y no puede ser demasiado alta. De lo contrario cerrado + alta energía = bomba.

Pero el desarrollo de automóviles requiere densidades de energía más altas y está obligado a utilizar principios de funcionamiento abiertos, como las baterías de litio y aire. Las celdas de aire de litio también son, hasta cierto punto, una celda de semi-combustible, pero debido a algunas limitaciones técnicas básicas, su aplicación a gran escala es imposible. Por lo tanto, desde la perspectiva de la necesidad fundamental de perseguir la densidad de energía, el modo de trabajo abierto de las pilas de combustible es un nivel de desarrollo más alto que las baterías secundarias.

2, principios de funcionamiento

En segundo lugar, a partir del principio de funcionamiento de la pila de combustible, ya sea la oxidación de hidrógeno o la reducción de oxígeno, se puede obtener una alta densidad de corriente de intercambio en la superficie del catalizador de Pt / C, lo que hace que la pila de combustible de hidrógeno tenga un muy alta potencia; La densidad de energía de las pilas de combustible de hidrógeno depende del sistema de almacenamiento de hidrógeno, que puede aumentar la densidad de energía de la batería simplemente aumentando el volumen o la cantidad de tanques de almacenamiento de hidrógeno. En otras palabras, las pilas de combustible tienen una alta densidad de energía y una alta densidad de potencia.

De hecho, hasta ahora ningún sistema de batería secundaria ha sido comparable a PEMFC en términos de densidad de energía y densidad de potencia. Vale la pena señalar que la resistencia y la potencia son precisamente los requisitos técnicos más básicos de los automóviles modernos. Por supuesto, la seguridad es el requisito de mayor prioridad, pero independientemente de cómo se mire, la seguridad de las pilas de combustible está por encima de las baterías secundarias. Por tanto, desde la perspectiva de los dispositivos electroquímicos, las pilas de combustible tienen un mayor nivel de desarrollo que las pilas secundarias.

3, la naturaleza del trabajo

Finalmente, en esencia, la batería secundaria es un dispositivo de almacenamiento de energía que almacena y libera energía eléctrica a través de reacciones electroquímicas reversibles. La pila de combustible es un dispositivo de producción de energía eléctrica. Convierte la energía química del combustible en energía eléctrica mediante una reacción electrocatalítica. El método de trabajo es similar al de un motor de combustión interna.

En otras palabras, la energía de una batería de litio se convierte en electricidad en energía química y luego en energía eléctrica, mientras que una celda de combustible convierte la energía química directamente en energía eléctrica. Desde la perspectiva de la conversión de energía, las pilas de combustible son sin duda un nivel de desarrollo más avanzado que las baterías secundarias.

resumen

Incluso si la pila de combustible de hidrógeno es un sistema que tiene un nivel más alto que la batería de litio, es realista que la madurez industrial y técnica actual de la batería de litio sea mucho mayor que la de la pila de combustible. En la actualidad, el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno se enfrenta a cuatro dificultades principales: 1. El coste y la vida útil de los reactores eléctricos de pilas de combustible de hidrógeno; 2, el costo combinado del proceso de producción en masa de hidrógeno, transporte y llenado (estación de hidrógeno) es mayor; 3, la construcción de estaciones terminales de hidrogenación es un problema a nivel gubernamental; 4, a largo plazo depende de la preparación barata a gran escala de hidrógeno.

Aunque Toyota y Honda lanzaron coches de pila de combustible en 2015 y 2016, y los coches de pila de combustible producidos en masa han detonado toda la industria, las dificultades que enfrentan las pilas de combustible de hidrógeno no se han resuelto. Los coches de pila de combustible son difíciles de solucionar. Para la investigación e industrialización actual de las pilas de combustible de hidrógeno, pasarán al menos de 5 a 10 años antes de que sea posible la comercialización a gran escala de las pilas de combustible.

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