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為什么說鋰電池與燃料電池之爭是一個偽命題?

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2021-2-20     瀏覽次數(shù):    

為什么說,鋰電池與燃料電池之爭是一個偽命題?


一些專家和媒體在組織“鋰電池與燃料電池之爭”的討論題。“無論是產(chǎn)業(yè)界,還是投資界都有個疑問:鋰電池發(fā)展得好好的,國家為什么還要發(fā)展氫燃料電池?”,即產(chǎn)業(yè)界和投資界對“在鋰電池發(fā)展的大環(huán)境下,又大力提倡發(fā)展氫燃料電池”提出質(zhì)疑?言下之意,這不是在浪費資源嗎?筆者理解,這樣的質(zhì)疑已經(jīng)有一段時間了,而這樣質(zhì)疑還有一定的代表性。在此再科普一下,消除一些不必要的誤解。


一、對鋰電池與燃料電池中“電池”二字的誤解無論是鋰電池,還是燃料電池,都是電池,這是一般的人字面上的理解。由于鋰電池或者燃料電池都是非常專業(yè)的東西,一般人都是非專業(yè)人士,自然停留在望文生義層面的理解。什么是電池?一般是解釋是,用于存儲電能的。

實際電池種類、規(guī)格繁多,學(xué)科上定義更為嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)。比如有一次性電池(不可充電)和可充電電池之分。而鋰電池是可充電電池。目前動力電池都是可充電電池,而鋰電池是最好的動力電池。鋰電池又可以細(xì)分,外形有圓形、方形、軟包等。

車用動力電池系統(tǒng),一般是由7000個單體電池組成一個非常復(fù)雜系統(tǒng)??梢院唵卫斫?,動力電池是電能存儲系統(tǒng),通常被認(rèn)為是電池包。

燃料電池也叫電池,但是他不是電能存儲系統(tǒng),而是電能的生產(chǎn)裝置。

從上面的表述中,可以看出,鋰電池與燃料電池不是同類的東西。一個是電能存儲系統(tǒng),一個是電能生產(chǎn)裝置。


二、鋰電池與燃料電池之間在邏輯上是協(xié)同關(guān)系

1)鋰電池工作原理

鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,以碳素材料為負(fù)極。

①充電過程

當(dāng)對鋰離子電池進(jìn)行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子,經(jīng)過電解液運動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。

②放電過程

即我們使用電池的過程,嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運動回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。

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2)燃料電池工作原理

燃料電池本質(zhì)是水電解的“逆”裝置,主要由3 部分組成,即陽極、陰極、電解質(zhì),如下圖 。

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其陽極為氫電極,陰極為氧電極。通常,陽極和陰極上都含有一定量的催化劑,用來加速電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。兩極之間是電解質(zhì)。

3)鋰電池與燃料電池工作原理也不同的

①鋰電池是充電與放電原理。②燃料電池是水電解的“逆”裝置,是氧氣與氫氣的電化學(xué)反應(yīng),結(jié)果是水和電??傊?,鋰電池的有充、放過程,而燃料電池卻沒有;燃料電池是把氫氣和氧氣的電化學(xué)反應(yīng)后,生成電和水。燃料電池是發(fā)電裝置,鋰電池是儲電裝置,彼此在邏輯上是協(xié)同關(guān)系。


三、鋰電池汽車與燃料電池汽車的關(guān)系

我國新能源汽車主要是純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。新能源汽車主要特征的電動汽車,發(fā)展電動的主要目的是要充分利用新能源(太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能)。電動汽車消耗的是電能,車載電能的主要有兩種形式,一是儲能電池,其電能補充是對接市電網(wǎng)的充電;一是車載發(fā)電機發(fā)電,燃料電池是發(fā)電系統(tǒng)(燃料電池是電化學(xué)性質(zhì)的,不是熱力學(xué)直燃性質(zhì)的)。純電動汽車是指儲能電池提供電能的汽車,汽車是指氫燃料電池提供電能的汽車。為什么要同時發(fā)展兩類不同供電能的汽車呢?這樣解答如下:目前內(nèi)燃機發(fā)動機,有汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機兩大類。汽油發(fā)動機適宜乘用車,而柴油發(fā)動機適宜商業(yè)車。目前業(yè)界沒有對發(fā)展兩類不同發(fā)動機汽車提出質(zhì)疑的。

類似,儲能電池適宜電動乘用車,而燃料電池適宜商業(yè)車。


四、小結(jié)

我國新能源汽車目前主要純電動乘用車,即儲能電池提供電能的汽車,一部分商業(yè)車(公交車輛)也是純電動汽車。而日本重點發(fā)展混合動力的乘用車和燃料電池的乘用車。中國的國情與日本國情不同,在發(fā)展新能源的路徑上有別日本。如果投資界質(zhì)疑,在鋰電池電動乘用車發(fā)展的大環(huán)境下,再去提倡發(fā)展氫燃料電池乘用車,還是有道理的。但是這個實際上不存在。有些主機廠在研發(fā)全功率氫燃料電池乘用車,這個科研性質(zhì)的。在鋰電池電動乘用車發(fā)展的大環(huán)境下,商業(yè)車(中、重卡車)電動化已經(jīng)提到示范推廣階段,開發(fā)燃料電池發(fā)動機的研發(fā)是十分必要的,開展燃料商用車開發(fā)也就是十分緊迫的任務(wù)了。鋰電池與燃料電池之爭是一個偽命題,不宜再進(jìn)行所謂討論了。


來源:微信公眾號:中國電源



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