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。“無論是產業界,還是投資界都有個疑問:鋰電池發展得好好的,國家為什么還要發展氫燃料電池?”,即產業界和投資界對“在鋰電池發展的大環境下,又大力提倡發展氫燃料電池”提出質疑?言下之意,這不是在浪費資源嗎?筆者理解,這樣的質疑已經有一段時間了,而這樣質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的東西,一般人都是非專業人士,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、規格繁多,學科上定義更為嚴謹、科學。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。鋰電池又可以細分,外形有圓形、方形、軟包等。
車用動力電池系統,一般是由7000個單體電池組成一個非常復雜系統。可以簡單理解,動力電池是電能存儲系統,通常被認為是電池包。
燃料電池也叫電池,但是他不是電能存儲系統,而是電能的生產裝置。
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,一個是電能生產裝置。
二、鋰電池與燃料電池之間在邏輯上是協同關系
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,以碳素材料為負極。
①充電過程
當對鋰離子電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子,經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構,它有很多微孔,達到負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,嵌在負極碳層中的鋰離子脫出,又運動回正極。回正極的鋰離子越多,放電容量越高。
2)燃料電池工作原理
燃料電池本質是水電解的“逆”裝置,主要由3 部分組成,即陽極、陰極、電解質,如下圖 。
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,用來加速電極上發生的電化學反應。兩極之間是電解質。
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反應,結果是水和電。總之,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反應后,生成電和水。燃料電池是發電裝置,鋰電池是儲電裝置,彼此在邏輯上是協同關系。
三、鋰電池汽車與燃料電池汽車的關系
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,發展電動的主要目的是要充分利用新能源(太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能)。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的充電;一是車載發電機發電,燃料電池是發電系統(燃料電池是電化學性質的,不是熱力學直燃性質的)。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。為什么要同時發展兩類不同供電能的汽車呢?這樣解答如下:目前內燃機發動機,有汽油發動機和柴油發動機兩大類。汽油發動機適宜乘用車,而柴油發動機適宜商業車。目前業界沒有對發展兩類不同發動機汽車提出質疑的。
類似,儲能電池適宜電動乘用車,而燃料電池適宜商業車。
四、小結
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,一部分商業車(公交車輛)也是純電動汽車。而日本重點發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,在發展新能源的路徑上有別日本。如果投資界質疑,在鋰電池電動乘用車發展的大環境下,再去提倡發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。有些主機廠在研發全功率氫燃料電池乘用車,這個科研性質的。在鋰電池電動乘用車發展的大環境下,商業車(中、重卡車)電動化已經提到示范推廣階段,開發燃料電池發動機的研發是十分必要的,開展燃料商用車開發也就是十分緊迫的任務了。鋰電池與燃料電池之爭是一個偽命題,不宜再進行所謂討論了。
原文標題:[技術研究] 為什么說,鋰電池與燃料電池之爭是一個偽命題?/小米突然發布隔空充電技術,手機從此告別續航焦慮了?
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