Статус применения новых энергетических батарей и анализ их развития (I)

Водородные топливные элементы и хранение водородной энергии

Введение

С ростом внимания к энергетическим проблемам во всем мире появляются новые энергия Аккумуляторные технологии постепенно стали главным приоритетом научных исследований и промышленного развития в различных странах на фоне энергетического перехода и устойчивого развития. От традиционных литий-ионных батарей до более перспективных водородных топливных элементов, жидкостных батарей и т. д., различные типы батарей продемонстрировали широкий спектр перспектив применения в области хранения энергии и электромобилей. Однако, есть также много проблемы и ограничения, такие как плотность энергии, срок службы и стоимость. Чтобы лучше способствовать разработке новых источников энергии, в этой серии будут всесторонне оценены преимущества, недостатки и сценарии применения каждого типа основной новой аккумуляторной технологии, предоставлены ценные ссылки и рекомендации для исследователей, практиков-практиков, а также будет способствовать постоянным инновациям в этой области. и внести вклад в устойчивое развитие глобальной энергетики.

основная статья

В зависимости от электролита топливные элементы классифицируются и характеризуются, как показано в Таблице 2-1.

Таблица 2-1 Основные типы топливных элементов

Водородные топливные элементы работают путем реакции водорода и кислорода без сгорания, преобразуя энергию водорода в электричество. Процесс реакции показан на рисунке 2.1. ^[1].

Рисунок 2.2. Портфель силовых цепей транспортных средств на топливных элементах

Для создания судов с нулевым выбросом углерода и нулевым загрязнением окружающей среды появились различные маршруты судовых энергетических технологий с нулевым выбросом углерода. Водородная авиация также считается ключом к достижению нулевого уровня выбросов загрязняющих веществ.s и устойчивое развитие авиационной отрасли в будущем. Из-за высоких требований больших пассажирских самолетов к плотности энергии водородных топливных элементов, хранению и дозаправке водородного топлива, а также безопасности водорода, трудно реализовать применение больших самолетов на водородных топливных элементах в короткие сроки. DРоны получают все более широкое распространение в производственной цепочке благодаря своим экономичным и удобным эксплуатационным характеристикам.

Ожидается, что в долгосрочной перспективе водородная энергетика станет важной формой хранения электроэнергии. Судя по запасу установленной мощности, гидроаккумулирование по-прежнему остается основной формой хранения энергии, в последние годы электрохимическое хранение энергии также начало ускорять развитие водородного хранения энергии. , но это еще не осознал масштабного применения. Однако, как упоминалось ранее, будь то во временном или пространственном измерении, будущее применение накопления энергии в энергосистеме будет более распространенным, формы хранения энергии будут более разнообразными, водородная энергия по-прежнему может использоваться в качестве химического хранилища энергии. , хранилище физической энергии, многообещающая добавка.

По прогнозу МЭА, установленная мощность электрохимических накопителей энергии/водородной энергии достигнет 9%/6% соответственно в 2050 году. масштабное развитие, в то время как хранение водородной энергии все еще находится на ранней стадии индустриализации, и прогресс крупномасштабного развития будет медленнее, чем у электрохимического хранения энергии.

В настоящее время основная технология электролитического водо-водородного электролиза в основном использует метод электролиза воды с протонообменной мембраной (PEM), а удельные инвестиции в его полную систему хранения водородной энергии составляют около￥9000/кВт. Для сравнения: текущая стоимость системы а электрохимическая система хранения энергии (LiFePO4) — это около￥4800/кВт (￥1,2 /ч, время резервного копирования 4 часа), и по-прежнему имеется явное преимущество перед тот система хранения водородной энергии в стоимостном плане; В настоящее время наиболее широко используемая гидроаккумулирующая система в Китае имеет прочную промышленную основу и станет первой, которая положит начало масштабному развитию, в то время как прогресс крупномасштабного развития будет медленнее, чем электрохимическое хранение энергии. В настоящее время стоимость наиболее широко используемой гидроаккумулирующей системы в Китае составляет около 7000 юаней/кВт, что также лучше, чем стоимость системы хранения водорода.s.

Однако с быстрым развитием ветроэнергетики и фотоэлектрической промышленности степень резервирования установленной мощности будет значительно увеличена, и сеть для обеспечения стабильности электросети, безусловно, не сможет в течение короткого периода времени поглотить избыточную мощность. воздействие, поэтому ветроэнергетика и фотоэлектрический отказ от дешевой энергии станут важным источником энергии электролиза водорода и решат текущую дилемму индустриализации хранения водородной энергии.

Рекомендации：

[1]卢国强.氢燃料电池结构原理及其发展现状[Дж].内燃机与配件,2023(15):106-108.DOI:10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2023.15.007.

[2]侯明,衣宝廉.燃料电池技术发展现状[Дж].电源技术,2008(10):649-654.

[3]邵志刚,衣宝廉.氢能与燃料电池发展现状及展望[Дж].中国科学院院刊,2019,34(04):469-477.DOI:10.16418/j.issn.1000-3045.2019.04.012.