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蓄电池、锂离子电池、氢能源电池优劣势比较

钜大LARGE  |  点击量:767次  |  2021年04月01日  

㈠成本方面


铅酸电池历史悠久技术成熟成本要低于锂离子电池:1KWH的铅酸电池的价格在500元及以下,而1KWH的锂离子电池的价格达到1200元,目前铅酸电池价格还是有一定的优势,但随着锂离子电池相关技术发展加快,其价格呈下降趋势,优势很快会被抹平。


而氢能源电池相对二者而言成本较高,一方面,制氢过程能量损失大;制氢要先从电解水开始,耗费电能,出现氢气,氢气再发电过程中还会有能量损失;且电解水的电目前也是以煤电出现为主,烧煤发电也会有能量损失。


另一方面,催化剂金属铂十分稀缺;在氢燃料动力电池发电的过程中要使用金属铂作为催化剂,其价格非常昂贵。大规模生产氢燃料动力电池,铂金属将会因为需求新增价格上涨,且其本身就十分稀缺。


第三个方面,氢的运输成本不菲;现在常见的氢气运输方式是采用高压气罐,但这种方式的单次运输量非常有限。另一种方式是液态运输,但是要将其保持在-252.77摄氏度,意味着非常高昂的成本,不太现实。还有一种方式是固体储氢,利用固体对氢气的物理吸附或化学反应,将氢储存于固体材料中。固体储氢方式安全稳定,但是能在常温下还原的多为钯、铑等稀有贵重金属,同样不太现实。


此外,更为重要的是加氢站的建设成本。一座加氢能力大于200公斤的加氢站建设成本在1000万元以上,如此高昂的建设成本成为加氢站快速发展的最大障碍。


㈡环保方面


铅酸电池由于含有重金属铅,在生产中会出现污染,废旧电池处理不当也会出现污染。而锂离子电池生产中出现的污染非常小,废旧电池中只存在少量的污染成分。


氢能源电池对环境无污染。它是通过电化学反应,燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述,燃料动力电池只会出现水和热。假如氢是通过可再生能源出现的(光伏电池板、风能发电等),整个循环就是彻底的不出现有害物质排放的过程。


㈢效率方面


铅酸电池就寿命、能量密度以及充放电效率方面均不及锂离子电池和氢能源电池。


锂离子电池能量比较高,具有高储存能量密度,已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;同时,使用寿命可达到6年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电,有可以使用10,000次的记录。


氢燃料动力电池储能密度高,大约为1kWh/kg,且重量轻,续航里程普遍更远。通常会超过500公里,而纯电动汽车则根据电池容量的大小,目前大部分纯电动汽车续航里程在300公里左右,少数车型可以达到400~500公里。


此外,加氢就像加油相同,一般只需3~5分钟。而电动汽车的充电则是一个缓慢的过程。即使特斯拉推出了超级充电站,通常也要1个小时以上。氢能源电池的发电效率可以达到50%以上,这是由燃料动力电池的转换性质决定的,直接将化学能转换为电能,不要经过热能和机械能(发电机)的中间变换。


㈣安全方面


铅酸电池历史悠久技术成熟安全性要高于锂离子电池,铅酸电池能在复杂的环境中使用。而锂离子电池对环境要求相对较高,对充放电电流电压要求较高,一旦过充或者过放都有可能导致不可逆转的损坏。锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的,随着电池容量的新增,电池体积也在新增,其散热性能变差,出事故的可能性将大幅新增。


由于燃料动力电池直接采用空气中的氧做氧化剂,空气中的杂质如SO2、H2S等有害气体进入燃料动力电池中,引起燃料动力电池阴极催化剂中毒,造成阴极催化剂不可逆转的损伤,从而导致燃料动力电池性能下降。


尽管氢能源电池有一定安全隐患,但谈氢色变的观念已经过时,氢气泄露速度快于常见燃料,但泄漏总能量不高,氢气具有很高的扩散系数和浮力,泄漏时可迅速降低浓度,氢气爆炸极限范围宽,但爆炸能很低且不出现浓烟和灰霾,氢脆现象会引起金属脆化裂纹,可以选用合适的材料防护防止。

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