تحليل حول تطوير حلول النقل البري الخالية من الانبعاثات - تحليل تطوير بطارية الليثيوم الديناميكية الوقودية

著者：Iflowpower – Fornitur Portable Power Station

مع التطور السريع للمجتمع، فإن بطارية الليثيوم التي تعمل بالوقود لدينا تتطور بسرعة أيضًا. هل فهمتم المعلومات التفصيلية حول بطارية الليثيوم التي تعمل بالوقود؟ دعوا شياوبيان يرشدكم لمعرفة المزيد عنها. بطارية الوقود هي جهاز تحويل الطاقة.

على عكس معدات تخزين الطاقة مثل بطاريات أيون الليثيوم، يمكن تحويل حزمة البطارية التي تعمل بالوقود مباشرة إلى طاقة كهربائية عن طريق التفاعل الكهروكيميائي. من ناحية أخرى، يتم شحن بطارية أيون الليثيوم لفترة طويلة لتخزين الطاقة، وتفريغها لتشغيل السيارة أثناء السفر. لذلك، تعتمد قدرة السيارة التي تعمل بالبطارية على كمية الوقود الموجودة على السيارة، أي كما هو الحال في سيارة الديزل التقليدية، على مقدار الهيدروجين الذي يمكن تخزينه في الهيدروجين.

بالإضافة إلى الهيدروجين، تشمل الوقود الشائعة أيضًا الميثانول والهيدروجين والهيدروكربونات وأول أكسيد الكربون. المؤكسدات عادة ما تكون الأكسجين أو الهواء. تشتمل الإلكتروليتات الشائعة على حمض الفوسفوريك، وهيدروكسيد البوتاسيوم، والكربونات المنصهرة، وغشاء التبادل الأيوني.

بطارية الوقود هي جهاز توليد طاقة يقوم بتحويل الطاقة الكيميائية الموجودة في الوقود والمؤكسد إلى طاقة كهربائية. على عكس محركات الاحتراق الداخلي التقليدية، لا يتم إطلاق الطاقة الكيميائية الموجودة في الوقود عن طريق التفاعل الكهروكيميائي أثناء الاحتراق ولكن عن طريق التفاعل الكهروكيميائي، مع كفاءة عالية وانبعاثات صفرية. علاوة على ذلك، تحتوي مركبة بطارية الوقود على حزمة بطارية صغيرة لتخزين الطاقة الكهربائية المتبقية من بطارية الوقود والطاقة المستردة من فرامل السيارة، وتزود السيارة بالكهرباء من بطارية الوقود عند الضرورة.

لذلك، تتمتع بطارية الليثيوم التي تعمل بالوقود بمزايا في المسافة الطويلة مقارنة ببطارية أيون الليثيوم. لا يقتصر توليد الطاقة من بطارية الوقود على حلقة كارنو. من الناحية النظرية، يمكن أن تصل كفاءة توليد الطاقة إلى 85% إلى 90%، ولكن بسبب حدود الاستقطاب المختلفة في التشغيل، فإن كفاءة تحويل الطاقة الحالية لخلية الطاقة الوقودية تتراوح بين 40% إلى 60%.

إذا تم الحصول على الطاقة الكهربائية، فإن معدل استخدام الوقود الإجمالي يمكن أن يصل إلى 80%. مع الإصدار البارز لبطارية وقود تويوتا ميراي في عام 2014، دخلت صناعة بطاريات الوقود العالمية عصرًا جديدًا. تعمل اللوحة ثنائية القطب المصنوعة من سبائك التيتانيوم من تويوتا على زيادة كثافة الطاقة لمجموعة بطاريات الوقود إلى 3.

1 كيلو واط / لتر، وسوف تصل إلى 4.0 كيلو واط / لتر. تجعل كثافة الطاقة العالية المكدس أصغر حجمًا وأكثر إحكاما وأسهل في التركيب.

ومع ذلك، فإن تآكل اللوحة المعدنية يؤدي إلى ارتفاع تكاليف المواد ومعالجة الأسطح. ومع ذلك، مع نضج وقيمة إنتاج التكنولوجيا، فإن اللوحة ثنائية القطب المعدنية تتمتع بانخفاض كبير في تكلفة المساحة. تعد تكنولوجيا بطارية الوقود البديل الأفضل لتكنولوجيا محرك الاحتراق الداخلي، وتمثل اتجاه التطوير المستقبلي للسيارات.

ومع ذلك، إذا أخذنا في الاعتبار بعض القيود المفروضة على تطوير بطاريات الطاقة الوقودية، فسوف نجد أن بطاريات الطاقة الوقودية جاهزة حاليًا للتسويق التجاري في المستقبل. التوقعات الأكثر تفاؤلاً هي أن الإنتاج التجاري للسيارة سيستمر لمدة 15 عامًا على الأقل باستخدام بطارية تعمل بالهيدروجين النقي كوقود. حتى لو أدركت درجة معينة من الأعمال، فسوف تكون مكلفة.

عند استخدام بطارية طاقة الوقود كوقود، يتم تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تزيد عن 40% مقارنة بعملية المحرك الحراري، وهو أمر مهم للغاية للحد من تأثير الاحتباس الحراري العالمي. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن غاز الوقود في بطارية الوقود يجب أن ينزع الكبريت قبل التفاعل ويولد الكهرباء بناءً على المبدأ الكهروكيميائي، فلا توجد عملية احتراق عالية الحرارة، وبالتالي، لا يوجد تقريبًا أي تفريغ لأكاسيد النيتروجين والكبريت، مما يقلل من تلوث الهواء. في المحفز، لا يزال البلاتين جزءًا مهمًا من محفز التفاعل الكهروكيميائي لبطارية الوقود.

في الوقت الحاضر، يبلغ المستوى الصناعي لـ PT حوالي 0.5 ~ 0.7 جرام / كيلو وات، ولا يزال مفاعل تويوتا ميراي رائدًا، ويبلغ استهلاك PT حوالي 0.

3 جرام / كيلوواط. مع تطوير محفز سبيكة البلاتين الجديد وحامل المحفز (على سبيل المثال

(أسلاك الكربون النانوية)، يتم تقليل محتوى البلاتين بشكل أكبر، ويتم تحقيق كمية البلاتين المستخدمة في نظام معالجة الديزل الخلفي. وفقًا للإحصائيات، تعتمد وزارة الطاقة الأمريكية على تكلفة المواد في عام 2016. عندما تصل قيمة إنتاج بطارية طاقة الوقود إلى 100000 وحدة / سنة، فإن ذلك يمثل حوالي 40% من تكلفة المفاعل الكهروتحفيزي، وبالتالي فإن تقليل استهلاك PT سوف يقلل بشكل كبير من طاقة المفاعل.

في الوقت الحاضر، لا تزال بطارية الليثيوم التي تعمل بالوقود والمستخدمة في المركبات التجارية مهمة لمفاعل الصفائح الجرافيتية. وتضمن عملية التصنيع المتقدمة موثوقية ومتانة المفاعل، كما أنها تقلل من تكلفة شراء مصنع المحرك الرئيسي. بالإضافة إلى ذلك، تعمل وحدات نظام بطارية الليثيوم التي تعمل بالوقود على تقليل تكلفة الإنتاج على نطاق واسع.

ما ورد أعلاه هو تحليل مفصل لمعرفة بطارية الليثيوم الوقودية. يجب عليك الاستمرار في تجميع الخبرة ذات الصلة في الممارسة العملية، حتى تتمكن من تصميم منتجات أفضل وتطوير أفضل لمجتمعنا.