I dtaoide an réabhlóid fuinnimh nua, tá cealla breosla hidrigine agus cadhnraí litiam, mar dhá bhunteicneolaíocht cumhachta, ag athmhúnlú an tírdhreacha fuinnimh trí bhealaí teicneolaíochta ar leith. Baineann cealla breosla hidrigine comhshó fuinnimh astaíochta amach trí fhrithghníomhartha leictriceimiceacha i seicní malartaithe prótóin, agus braitheann cadhnraí litiam ar idirchaidrimh agus ar dhíscaoileadh ian litiam idir leictreoidí dearfacha agus diúltacha le haghaidh stóráil fuinnimh. Taobh thiar den chomórtas teicneolaíochta seo tá iomaíocht dhifreáilte iltoiseach i dtéarmaí dlús fuinnimh, éifeachtúlacht tiontaithe, bonneagar, cost-éifeachtúlacht, agus níos mó. Cinneann comhoiriúnacht a saintréithe teicneolaíochta le cásanna iarratais a gcaidreamh comhlántach agus siombóiseach i ré na neodrachta carbóin.
I. Difríochtaí Bunúsacha i bPrionsabail Theicneolaíochta agus i bparaiméadar Feidhmíochta
Cruthaíonn cealla breosla membrane prótóin (PEMFCanna), an cineál cealla breosla hidrigine, leictreachas trí imoibrithe ceimiceacha hidrigine-ocsaigine. Tá a gcuid buntáistí lárnacha i ndlús fuinnimh agus in inoiriúnaitheacht ísealteochta. Tóg an fheithicil cille breosla Toyota Mirai mar shampla; Sroicheann a dhlús fuinnimh córais 33.6 kWh\/kg, 168 uair níos mó ná cadhnraí litiam. Cuireann athbhreoslú hidrigine amháin i dtrí nóiméad ar chumas raon tiomána 800- ciliméadar. Fágann an tréith seo go bhfuil sé an -oiriúnach d'iarratais cosúil le fórsa tarraingthe 4.4 MW de ghluaisteán hidrigine Iarnróid an Aigéin Chiúin Cheanada (CPKC), áit a bhfuil costais ídithe fuinnimh 42% níos ísle ná costais díosail, agus go sáraíonn coinneáil feidhmíochta 95% fiú i dtimpeallachtaí an -fhuar (-30 céim).
Ar an láimh eile, baineann cadhnraí litiam muirear agus urscaoileadh amach trí na hiain litiam a aistriú idir leictreoidí dearfacha agus diúltacha. Tá dlús fuinnimh ardaithe go 500 WH\/kg ag taighde agus ag forbairt na teicneolaíochta Amperex Comhaimseartha, Teoranta (CATL). Mar sin féin, agus iad srianta ag airíonna ceimiceacha na n-ian litiam, a bhfeidhmíocht ísealteochta (meath acmhainne de 40% ag céim -10) agus tá dlús fuinnimh fós gearr ar chealla breosla hidrigine.
Maidir le héifeachtúlacht tiontaithe, tá éifeachtúlacht tiontaithe fuinnimh ag cadhnraí litiam, mar fheistí stórála fuinnimh díreacha, chomh hard le 90%. I gcodarsnacht leis sin, déantar próiseas comhshó tánaisteach ar chealla breosla hidrigine de "leictreachas-leictreachas-leictreachas," agus mar thoradh air sin ní bhíonn ach éifeachtúlacht iomlán de 35%–45%. Tá an neamhréireacht éifeachtúlachta seo le feiceáil go háirithe in earnáil na bhfeithiclí paisinéirí. Is féidir le Supercharger V4 Tesla luas athluchtaithe de "200 ciliméadar i 5 nóiméad a bhaint amach," agus an fheithicil Hyundai Nexo Hydrod Hydrogne Cell, in ainneoin 3- nóiméad athbhreoslaithe hidrigine a chumasaíonn raon 800- raon ciliméadar, ní bhainfidh sé ach an tríú cuid den mhíle in aghaidh an kwh i gcomparáid le cadhnraí litiam. De réir na saintréithe teicneolaíochta seo tá cealla breosla hidrigine níos oiriúnaí do chásanna iompair tromshaothair agus do chásanna stórála fuinnimh atá ina stad, agus is iad na cadhnraí litiam ceannródaíoch taisteal gearr-achair agus feidhmchláir iniompartha.
Ii. Contrárthachtaí Struchtúracha i mBonneagar agus i gCorrú Costas
Tá líon domhanda na gcairn muirir níos mó ná 18 milliún, agus is é an tSín 6.6 milliún aonad. I gcodarsnacht leis sin, tá líon na stáisiún athbhreoslaithe hidrigine ag níos lú ná 400. Mar thoradh ar an mbearna shuntasach seo i mbonneagar, tá treá teoranta margaidh na bhfeithiclí cille breosla hidrigine, atá fós faoi bhun 1% in ainneoin an cumas 180- a bhaint amach, stóráil fuinnimh tras-séasúrach lá le ráta caillteanais 8% i dtionscadail cosúil leis an Zhangjiakou Wind-to-hydyrogen. Tá an teorannú seo mar gheall ar an líonra athbhreoslaithe hidrigine tanaí.
I gcodarsnacht leis sin, tá laghdú tagtha ar phraghas na bpacáistí ceallraí fosfáite iarainn litiam go 0. 5 yuan\/wh. Tá méadú 50%tagtha ar theicneolaíocht ceallraí BLADE BYD, trí nuálaíocht struchtúrach, 50%, rud a chumasaíonn feithiclí leictreacha ar phraghas 200, 000 Yuan chun raon tiomána a bhaint amach níos mó ná 700 ciliméadar.
Léiríonn an contrárthacht costais freisin i neamhspleáchas acmhainní. Tá spleáchas acmhainní litiam na Síne ar allmhairí níos mó ná 70%, agus sroicheann a ráta neamhspleáchais acmhainní fuinnimh hidrigine 98%. Tugann an difríocht dearlaice acmhainní seo buntáiste nádúrtha do chealla breosla hidrigine in iompar tras-réigiúnach, mar a léirítear i dtógáil stáisiúin athbhreoslaithe hidrigine a ghabhann leis an bpíblíne "hidrigine siar go soir". Cé gur thit costas chóras cille breosla Toyota Mirai ó 50, {000 dollar na Stát Aontaithe go 18, 000 dollar na Stát Aontaithe, ag léiriú teacht chun cinn tosaigh na barainneachtaí scála, fanann costas reatha an táirgthe hidrigine ghlais (35 yuan\/kg) 2.3 uair an diesel, a chuireann srian ar a thráchtálú mór.
Iii. Breithnithe dé -rioscaí maidir le rioscaí sábháilteachta agus tréithe comhshaoil
Is iad na rioscaí sábháilteachta a bhaineann le cealla breosla hidrigine go príomha maidir le stóráil agus iompar hidrigine. In ainneoin cumas an scannáin mhalartaithe prótóin aistriú leictreon díreach a chosc, tá bearta cosanta speisialta fós ag teastáil ó nádúr an -inadhainte agus pléascach hidrigine. Glacann innill ghluaiste hidrigine Cheanada umair stórála hidrigine dúbailte agus braiteoirí brú chun an dóchúlacht sceite faoi bhun ceann as gach milliún a rialú.
I gcodarsnacht leis sin, eascraíonn na guaiseacha sábháilteachta a bhaineann le cadhnraí litiam go príomha ó rith chun srutha teirmeach. Tá teicneolaíocht ceallraí “neamh-indóite” Catl, trí bhreiseáin leictrilít agus bratuithe deighilteora, tar éis an teocht truicir reatha teirmeach a ardú go 180 céim.
Maidir le saintréithe comhshaoil, is féidir le cealla breosla hidrigine astaíocht nialais a bhaint amach ar feadh a saolré má úsáidtear fuinneamh in-athnuaite le haghaidh táirgeadh hidrigine. Laghdaíonn an tionscadal Zhangjiakou Wind Power-to-hydrogen astaíochtaí dé-ocsaíd charbóin faoi 120, 000 tonna gach bliain. Mar sin féin, tá déine astaíochta carbóin ag hidrigin liath (a tháirgtear ó bhreoslaí iontaise) a sháraíonn an gásailín. Gineann táirgeadh ceallraí litiam 15 tonna d'astuithe carbóin in aghaidh an tonna de charbónáit litiam, agus bíonn rioscaí comhshaoil ag baint le mianadóireacht miotail throm mar chóbalt agus nicil. Mar sin féin, laghdaítear astaíochtaí carbóin in aghaidh an tonna cruach faoi 50% trí laghdú hidrigine ar mhianaigh iarainn, ag taispeáint luach uathúil na gceall breosla hidrigine i ndíchríochnú tionsclaíoch.
Iv. Rannán Scagtha an Lucht Oibre agus Nuálaíocht Comhoibritheach i gCásanna Iarratais
In earnáil na bhfeithiclí paisinéirí, tá cadhnraí litiam chun tosaigh le sciar an mhargaidh 90% mar gheall ar aibíocht na líonraí muirir. Laghdaíonn Tesla Model 3 ídiú fuinnimh in aghaidh an 100 ciliméadar go 12.5 kWh trí 4680 cadhnra agus teicneolaíocht cille-go-chassis (CTC). I gcodarsnacht leis sin, tá cinn déanta ag cealla breosla hidrigine in iompar tromshaothair. Clúdóidh "Conair Fuinnimh Hidrigine" atá beartaithe ag an tSín réigiúin cosúil le ceantar Beijing-Tianjin-Hebei agus an Yangtze River Delta, ag laghdú costais iompair tras-ghéarchéime do trucailí troma faoi thiomáint hidrigine 30% i gcomparáid le díosal.
San earnáil stórála fuinnimh, tá treocht de chomhtháthú teicneolaíochta ag teacht chun cinn. Laghdaíonn córas “stóráil hibrideach hidrigine” CATL costais fhoriomlána 40% trí chadhnraí litiam a úsáid chun cumhacht mheandarach agus cealla breosla hidrigine a rialáil le haghaidh stóráil fuinnimh fadtéarmach. Rinneadh an nuálaíocht chomhoibritheach seo a bhailíochtú le linn Cluichí Oilimpeacha Geimhridh Zhangjiakou, áit a raibh córas cumhachta hibrideach ag stáisiún stórála fuinnimh hidrigine 10 MW agus stáisiún stórála fuinnimh ceallraí litiam, ag baint amach feidhmíocht chomhlántach le freagairt dara leibhéal agus stóráil fuinnimh ar leibhéal laethúil.
V. Ionchais sa todhchaí á dtiomáint ag atriall agus beartas teicneolaíochta agus beartas
Tá an tomhaltas fuinnimh de leictrilíteoirí PEM do tháirgeadh hidrigine tar éis titim go 4 kWh\/nm³, agus tá costas táirgthe hidrigine fótavoltach i Ningxia ag druidim le hidrigin guail-bhunaithe. Tá Toyota agus BMW tar éis an córas cille breosla ceathrú glúin a fhorbairt i gcomhpháirt, ag laghdú úsáid chatalaíoch platanam 90% agus ag gearradh costais go 1, 000 dollar SAM in aghaidh an chileavata. San earnáil ceallraí litiam, tá an t-amlíne olltáirgeachta do chadhnraí soladstaide curtha chun cinn go 2027.
Ag leibhéal an bheartais, sainordaíonn an tAontas Eorpach ráta dícharbónúcháin iarnróid níos mó ná 50% faoi 2030, agus tá fuinneamh hidrigine san áireamh sa tSín sa "chatalóg nua um chur chun cinn iompair fuinnimh." Meastar go mbeidh fuinneamh hidrigine faoi 23% den éileamh ar fhuinneamh teirminéil faoi 2040, agus clúdóidh cadhnraí litiam 45% den mhargadh taistil soghluaiste. Cuireann an straitéis fuinnimh dé-rian seo ar chumas samhlacha cosúil leis an Hyundai Nexo raon tiomána 900- ciliméadar a bhaint amach trí dhéchóras hidrigine-leictreach, agus tá CATL agus Honda tar éis forbairt a dhéanamh ar réiteach "malartú ceallraí + fuinneamh hidrigine" chun athdhéanamh fuinnimh solúbtha a sholáthar do dhrugaí troma.
Conclúid: Conair na cómhaireachtála siombóiseach sa Réabhlóid Fuinnimh
Go bunúsach is rannán scagtha saothair é an iomaíocht idir cealla breosla hidrigine agus cadhnraí litiam i gcásanna teicneolaíochta. Tá cadhnraí litiam, lena gcuid buntáistí i gcostas, éifeachtúlacht, agus bonneagar, in-athsholáthair in iarratais taistil ghearr-achair agus gléas iniompartha. Is ionann cealla breosla hidrigine, a bhfuil a n-acmhainneacht acu maidir le dlús fuinnimh, raon tiomána, agus dícharbónú tionsclaíoch, mar threoir sa todhchaí maidir le hiompar tromshaothair agus stóráil fuinnimh stáiseanóireachta. Mar a mheastar i “straitéis fuinnimh dé-rian an Aontais Eorpaigh,” níl aon bhuaiteoir amháin sa réabhlóid theicneolaíoch seo. Ní féidir ach an t -aistriú fuinnimh a bhaint amach faoin sprioc neodrachta carbóin 2060 a bhaint amach ach amháin trí nuálaíocht ábhartha, comhtháthú córais agus comhordú beartais. Tá cleachtais theicneolaíocha an chórais "stórála hibrideach hidrigine-lithiam" CATL agus "déchóras leictreach hidrigine" Toyota tar éis tús a chur le tús an réabhlóid fuinnimh i dtodhchaí ghlas arb é is sainairíonna ann ná comhoibriú agus éagsúlacht hidrigine-lithiam.
