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英國(guó)金能量蓄電池

英國(guó)金能量蓄電池

詳解鉛蓄電池、鋰電池、氫能源電池發(fā)展趨勢(shì)

　　
　　(一)成本方面
　　
　　鉛酸電池歷史悠久技術(shù)成熟成本要低于鋰電池：1KWH的鉛酸電池的價(jià)格在500元及以下，而1KWH的鋰電池的價(jià)格達(dá)到1200元，目前鉛酸電池價(jià)格還是有一定的優(yōu)勢(shì)，但隨著鋰電池相關(guān)技術(shù)發(fā)展加快，其價(jià)格呈下降趨勢(shì)，優(yōu)勢(shì)很快會(huì)被抹平。
　　
　　而氫能源電池相對(duì)二者而言成本較高，一方面，制氫過(guò)程能量損失大；制氫要先從電解水開(kāi)始，耗費(fèi)電能，產(chǎn)生氫氣，氫氣再發(fā)電過(guò)程中還會(huì)有能量損失；且電解水的電目前也是以煤電產(chǎn)生為主，燒煤發(fā)電也會(huì)有能量損失。
　　
　　另一方面，催化劑金屬鉑十分稀缺；在氫燃料電池發(fā)電的過(guò)程中需要使用金屬鉑作為催化劑，其價(jià)格非常昂貴。大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池，鉑金屬將會(huì)因?yàn)樾枨笤黾觾r(jià)格上漲，且其本身就十分稀缺。
　　
　　第三個(gè)方面，氫的運(yùn)輸成本不菲；現(xiàn)在常見(jiàn)的氫氣運(yùn)輸方式是采用高壓氣罐，但這種方式的單次運(yùn)輸量非常有限。另一種方式是液態(tài)運(yùn)輸，但是要將其保持在-252.77攝氏度，意味著非常高昂的成本，不太現(xiàn)實(shí)。還有一種方式是固體儲(chǔ)氫，利用固體對(duì)氫氣的物理吸附或化學(xué)反應(yīng)，將氫儲(chǔ)存于固體材料中。固體儲(chǔ)氫方式安全穩(wěn)定，但是能在常溫下還原的多為鈀、銠等稀有貴重金屬，同樣不太現(xiàn)實(shí)。
　　
　　此外，更為重要的是加氫站的建設(shè)成本。一座加氫能力大于200公斤的加氫站建設(shè)成本在1000萬(wàn)元以上，如此高昂的建設(shè)成本成為加氫站快速發(fā)展的大障礙。
　　
　　(二)環(huán)保方面
　　
　　鉛酸電池由于含有重金屬鉛，在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生污染，廢舊電池處理不當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生污染。而鋰電池生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染非常小，廢舊電池中只存在少量的污染成分。
　　
　　氫能源電池對(duì)環(huán)境無(wú)污染。它是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，燃燒會(huì)釋放像COx、NOx、SOx氣體和粉塵等污染物。如上所述，燃料電池只會(huì)產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過(guò)可再生能源產(chǎn)生的(光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等)，整個(gè)循環(huán)就是*的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過(guò)程。
　　
　　(三)效率方面
　　
　　鉛酸電池就壽命、能量密度以及充放電效率方面均不及鋰電池和氫能源電池。
　　
　　鋰電池能量比較高，具有高儲(chǔ)存能量密度，已達(dá)到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍；同時(shí)，使用壽命可達(dá)到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C(*DOD)充放電，有可以使用10,000次的記錄。
　　
　　氫燃料電池儲(chǔ)能密度高，大約為1kWh/kg，且重量輕，續(xù)航里程普遍更遠(yuǎn)。通常會(huì)超過(guò)500公里，而純電動(dòng)汽車則根據(jù)電池容量的大小，目前大部分純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程在300公里左右，少數(shù)車型可以達(dá)到400~500公里。
　　
　　此外，加氫就像加油一樣，一般只需3~5分鐘。而電動(dòng)汽車的充電則是一個(gè)緩慢的過(guò)程。即使
　　
　　特斯拉
　　
　　推出了超級(jí)充電站，通常也需要1個(gè)小時(shí)以上。氫能源電池的發(fā)電效率可以達(dá)到50%以上，這是由燃料電池的轉(zhuǎn)換性質(zhì)決定的，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，不需要經(jīng)過(guò)熱能和機(jī)械能(發(fā)電機(jī))的中間變換。
　　
　　(四)安全方面
　　
　　鉛酸電池歷史悠久技術(shù)成熟安全性要高于鋰電池，鉛酸電池能在復(fù)雜的環(huán)境中使用。而鋰電池對(duì)環(huán)境要求相對(duì)較高，對(duì)充放電電流電壓要求較高，一旦過(guò)充或者過(guò)放都有可能導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的損壞。鋰離子電池儲(chǔ)存的總能量和其安全性是成反比的，隨著電池容量的增加，電池體積也在增加，其散熱性能變差，出事故的可能性將大幅增加。
　　
　　由于燃料電池直接采用空氣中的氧做氧化劑，空氣中的雜質(zhì)如SO2、H2S等有害氣體進(jìn)入燃料電池中，引起燃料電池陰極催化劑“中毒”，造成陰極催化劑不可逆轉(zhuǎn)的損傷，從而導(dǎo)致燃料電池性能下降。
　　
　　盡管氫能源電池有一定安全隱患，但談“氫”色變的觀念已經(jīng)過(guò)時(shí)，氫氣泄露速度快于常見(jiàn)燃料，但泄漏總能量不高，氫氣具有很高的擴(kuò)散系數(shù)和浮力，泄漏時(shí)可迅速降低濃度，氫氣爆炸極限范圍寬，但爆炸能很低且不產(chǎn)生濃煙和灰霾，氫脆現(xiàn)象會(huì)引起金屬脆化裂紋，可以選用合適的材料防護(hù)避免。
　　
　　五、三足鼎立誰(shuí)能勝出？
　　
　　誰(shuí)能勝出在于市場(chǎng)選擇。
　　
　　鉛蓄電池隨著電動(dòng)自行車、汽車等鉛的終端消費(fèi)品產(chǎn)量下滑，以及鉛蓄電池在部分領(lǐng)域面臨被鋰電池和氫能源電池滲透的壓力，未來(lái)鉛產(chǎn)業(yè)消費(fèi)動(dòng)力不足，消費(fèi)將逐步步入平臺(tái)期。2019年，隨著生態(tài)保護(hù)和污染防治工作的深入推進(jìn)，以及下游消費(fèi)市場(chǎng)持續(xù)低迷，鉛蓄行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的任務(wù)將更為迫切。
　　
　　汽車產(chǎn)業(yè)逐步進(jìn)入新能源汽車時(shí)代，機(jī)遇遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于挑戰(zhàn)。新能源車型的結(jié)構(gòu)將由低端車型向中車型發(fā)展，隨著新能源汽車市場(chǎng)的逐漸成熟，新能源車型同燃油車一樣將會(huì)受到消費(fèi)升級(jí)的帶動(dòng)，由低端向中車型升級(jí)。
　　
　　然而，與純電動(dòng)汽車相比，燃料電池汽車不僅在我國(guó)，在*的推廣應(yīng)用都不太理想。本世紀(jì)初，在動(dòng)力蓄電池能量密度達(dá)不到汽車使用需求的前提下，專家多認(rèn)為燃料電池汽車是電動(dòng)汽車的終級(jí)階段，這可以理解。但是近年來(lái)，動(dòng)力蓄電池技術(shù)已有重大進(jìn)步，對(duì)此結(jié)論應(yīng)重新評(píng)估。就當(dāng)前技術(shù)狀況，動(dòng)力蓄電池電動(dòng)汽車更適用于城市、短途、乘用車，而燃料電池汽車更適用于長(zhǎng)途、重載、商用車。二者是互為補(bǔ)充的關(guān)系，并不是互相替代的關(guān)系，至于將來(lái)孰優(yōu)孰劣，由于技術(shù)還在發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施正在建設(shè)，商業(yè)模式也在持續(xù)不斷創(chuàng)新，仍存在巨大變數(shù)。
　　
　　氫能燃料電池技術(shù)需要加快發(fā)展，這符合我國(guó)能源革命的需要。“但氫和電都是能源載體，并無(wú)‘終級(jí)’之說(shuō)。”*院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高認(rèn)為，小型轎車對(duì)能量要求較低，鋰電池可能發(fā)揮更大作用，“所以就新能源汽車而言，燃料電池與純電將來(lái)會(huì)是共生共存”。
　　
　　“純電動(dòng)、氫燃料和混合動(dòng)力，都有各自的優(yōu)勢(shì)，中國(guó)市場(chǎng)這么大，三條技術(shù)路線在今天和明天都是需要的。”在5月12日舉行的第十屆汽車藍(lán)皮書論壇上，上海交通大學(xué)智能網(wǎng)聯(lián)電動(dòng)汽車創(chuàng)新中心主任殷承良說(shuō)，至于未來(lái)究竟誰(shuí)能勝出，“取決于技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)選擇”。