鉅大LARGE | 點擊量：572次 | 2021年08月11日
燃料動力鋰電池將面向多范圍使用，但也將面對多個挑戰
燃料動力鋰電池是一種多年來一直在使用的能源，但從未成為主流。雖然它是一種綠色、清潔的能源，發電的副產品惟有水，但它要隨時獲得氫氣供應。為以氫為燃料的電動汽車建立加氫站網絡是一個世界性的挑戰，其他技術也已經被用于為燃料動力鋰電池到數據中心，甚至無人駕駛飛機供應能源。
豐田一直是汽車氫燃料動力鋰電池范疇最強有力的倡導者，并在2016年推出的Mirai車型中采用了這項技術。采用燃料動力鋰電池使Mirai的續航距離超過500公里，而傳統電池驅動汽車的續航距離惟有300公里。Mirai依賴燃料動力鋰電池出現高達650V的電壓，從加壓的燃料箱中吸取出氫，但由于缺乏配套的基礎設施，Mirai的商業使用受到影響。今年三月，日本成為第一個具有100多個加氫站網絡的國家，能夠為這些氫燃料動力鋰電池汽車供應燃料供應。早在2017年，本田和通用公司宣布合資計劃來開發和加工燃料動力鋰電池，德國汽車制造商戴姆勒的一家子公司也一直在針對汽車和其他使用（包括數據中心）開發這項技術。
就基本原理而言，燃料動力鋰電池是由一疊層質子交換膜（也稱為聚合物電解質膜（pEM））構成，該質子交換膜使用鉑催化劑將氫與氧結合，從而釋放出能量，但沒有與汽油或柴油發動機相關的有害物排放。過去二十年來，許多公司，尤其是巴士制造商（其中氫燃料的較低成本能夠具有更重大的意義）一直在開發燃料動力鋰電池技術。隨著越來越多的公共汽車轉換到電力推進，使用燃料動力鋰電池將變得更加可行，或者二者一起使用，甚至最終完全替代電池。這里舉一個例子，ballardpowerSystems正在為加利福尼亞的Calstart供應其30kWFCveloCity-MD燃料動力鋰電池模塊，用于大洛杉磯地區的UpS運輸車以減少空氣污染。燃料動力鋰電池也被用作車程擴展器（rangeextender），在將來五年將使1500輛UpS電動汽車有更多時間行駛在路上。
英國通過低排放車輛辦公室（OLEV）也正在采取同樣的做法，他們已經啟動了2300萬英鎊的預算用于氫燃料運輸計劃（HydrogenTransportprogramme），目的是開發燃料動力鋰電池技術并擴展加氫站網絡。第一階段是要供應高達900萬英鎊的投資，在2018/19年期間完成7個此類加氫站建設，以支持燃料動力鋰電池汽車和貨車。第二階段將供應高達1400萬英鎊的資金，用于建設更多加氫站。這些數字突顯了構建加氫站所需基礎設施的成本。作為該項目的一部分，利物浦的ULEMCo已經開發了一款12kW燃料動力鋰電池模塊，可以集成到日產汽車的電動汽車中，以張大其續航里程。該系統位于日產e-NV200汽車的車頂部，因此不會減少裝載空間，車頂上的功率模塊將燃料動力鋰電池連接到電池。有關1.6kg/天的加氫量，能夠供應150英里的里程，使標準e-NV200汽車的續航里程可以翻倍。
美國的Nuvera公司則在用ballard的pEM堆棧來提高貨車/公共汽車的續航里程。這家公司正在與bAESystems（緊要從事設計將燃料動力鋰電池和電池整合在一起的混合動力推進系統）合作，使筆直以壓縮天然氣（CNG）為燃料運行的公交車的燃油經濟性大致提高一倍。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
無人機市場的機遇
燃料動力鋰電池還可用于使海上平臺檢查的無人飛行器（UAV）具備更遠距離的航程，能夠供應高質量的攝影、精確的農業數據、以及包裹交付等。IntelligentEnergy公司開發了一種重量較輕的燃料動力鋰電池，可以實現基于電池無人機三倍的典型飛行時間，并具有添加燃料更快的額外優點。美國無人機運營商pINC正在將其用于庫存機器人技術產品的一部分，該技術可實現空中實時庫存跟蹤。pINC空中無人機可以讓公司使用無人機技術結合RFID傳感器和攝像頭來檢查庫存，而燃料動力鋰電池則可以供應更長的工作時間，從而提高加工率水平。
數據中心市場的可能性
燃料動力鋰電池也在用于數據中心的能源管理。早在2012年，蘋果公司就開始利用這一技術來幫助一個位于加州的數據中心供電。今朝，戴姆勒及其子公司NuCellSys正在與梅賽德斯-奔馳研發部門（Mercedes-benzResearch&Development）合作，加速燃料動力鋰電池的使用擴展，以便能夠以這種方式為更多數據中心供電。
到2020年，美國的數據中心預計每年將消耗1400億千瓦小時的電能，因而目前對這項技術的興致與日俱增。上述耗電量相當于約50個發電廠的年發電量，因此用氫燃料動力鋰電池實現本地發電自然具有非常大的吸引力。
微軟還推出了一個數據中心試驗室，其中每個服務器機架都有自己的燃料動力鋰電池供電。位于西雅圖的先進能源試驗室（AdvancedEnergyLab）將供應有關燃料動力鋰電池要怎么樣整合到數據中心的信息和見解，從而能夠很大程度地減少這些場合的能源消耗。在這種情況下使用的電池可以筆直從天然氣管線獲得燃料，燃料動力鋰電池安裝在每個服務器機架的上方，并將氣體供給電池以滿足其功率要求。
Equinix則正在采取不同的方式為美國的12個數據中心供電。它使用的是bloomEnergy的燃料動力鋰電池，所采用的是專有的固體氧化物技術，而不是液態氫或天然氣。
然而，非得指出的是，目前的燃料動力鋰電池技術是依賴鉑作為催化劑，這是一種昂貴的材料。為了戒備這一問題，ballard一直在與日本Nisshinbo公司合作開發非貴重金屬催化劑（NpMC），新型NpMC材料已被集成到叉車用30W燃料動力鋰電池堆疊中。
不同的電池類型
為了完全克服與氫有關的困難，澳大利亞墨爾本皇家墨爾本理工大學（RMITUniversityinMelbourne）的研究人員開發了一種可再充電的“質子電池”，它將燃料動力鋰電池和固態氫儲存裝置整合在一起。碳電極與水中質子的結合使得這種電池具有領先的能源優點，同時在環境和經濟方面也具備可行性。
用質子給電池供應能源可能比使用稀有礦物資源的鋰離子電池具有更高的性價比。碳是質子電池中使用的緊要材料，與金屬儲氫合金和可再充電鋰離子電池所需的鋰相比，碳在自然界含量豐富且價格便宜。水分析出現質子，然后儲存在碳陰極中，電池可以由這些質子充電，隨后釋放并通過燃料動力鋰電池用以發電。第一個原型樣機單位質量能夠存儲與使用酚醛樹脂制成的多孔活性碳電極鋰離子電池同樣多的能量，并出現1.2V電壓。
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