Katika mapambano ya kukomesha ongezeko la joto duniani, usafiri na sekta ya magari itakuwa wahusika wawili wakuu. Kwa hivyo watengenezaji wa magari duniani wanajitahidi kupata chaguo safi zaidi, bora zaidi, na la gharama nafuu zaidi kwa siku zijazo - kwa kuwa hii itahakikisha mauzo.
Mshindi wa sasa ni magari ya umeme yanayotumia betri (EVs), yanayotumia betri za lithiamu-ioni. Hata hivyo, betri zina vikwazo vingi, ikiwa ni pamoja na muda mdogo wa maisha na bei. Ili kushughulikia maswala haya, watengenezaji wanatafuta njia mbadala. Chaguo moja la kupata traction ni seli za mafuta ya hidrojeni, lakini je, hizi ni bora kuliko betri? Soma ili kugundua suluhisho sahihi kwako!
Orodha ya Yaliyomo
Betri ni nini?
Seli ya mafuta ya hidrojeni ni nini?
Betri dhidi ya seli za mafuta za hidrojeni: Tofauti
Betri dhidi ya seli za mafuta za hidrojeni: Ni ipi bora zaidi?
Hitimisho
Betri ni nini?
Betri ni kifaa kinachoweza kuhifadhi nishati na kisha kuitoa, kwa kubadilisha nishati ya kemikali kuwa umeme, inapohitajika. Utekelezaji wa umeme unapatikana kupitia mmenyuko wa kemikali katika seli moja au zaidi ya electrochemical. Hii inamaanisha kuwa betri zilizo na seli nyingi zinaweza kutoa nishati ya juu ya umeme.
Je, seli za elektrokemikali huundaje umeme?
- Seli za electrochemical zina vituo viwili (electrodes), ambavyo vinaunganishwa kupitia daraja la porous.
- Elektrodi hupitisha chaji ya umeme (elektroni) kati ya nyingine kupitia daraja hili la vinyweleo, ambalo lina kemikali inayojulikana kama elektroliti.
- Upotevu wa elektroni kutoka kwa electrode hasi / terminal (anode), na kupitisha hizi kwa electrode / terminal (cathode) chanya kwa njia ya electrolyte inamaanisha kuna tofauti katika malipo, au voltage, kutoka upande mmoja hadi mwingine, na kusababisha mtiririko wa umeme.
Betri zinaweza kuchajiwa tena au kwa matumizi moja, na zinaweza kufanywa kwa vifaa vingi tofauti. Baadhi ya vifaa vya kawaida ni pamoja na alkali, lithiamu-ioni, lithiamu-polima, hidridi ya nikeli-chuma.
Kulingana na idadi ya seli za kielektroniki, betri zinaweza kutumika kwa njia tofauti - ambapo betri kubwa zaidi zinaweza kuwasha magari yanayotumia umeme kwa mfano, wakati betri ndogo inaweza kutumika kuwasha taa au kuchimba visima.
Seli ya mafuta ya hidrojeni ni nini?
Seli za mafuta ya hidrojeni, kama vile betri, zina anode, cathode, na daraja la vinyweleo vya elektroliti. Hata hivyo, badala ya kutumia nishati ya kemikali, chembe za mafuta ya hidrojeni hutokeza umeme kupitia mwitikio wa oksijeni na atomi za hidrojeni, na kwa kuwa bidhaa pekee ni maji, kuzitumia kutengeneza nishati si kuchafua.
Seli za hidrojeni hutengenezaje umeme?
- Hidrojeni hulishwa kwa anode, au terminal hasi, wakati oksijeni inalishwa kwa cathode, au terminal chanya.
- Katika anode, atomi za hidrojeni hutenganishwa katika protoni (chaji chanya) na elektroni (chaji hasi).
- Protoni hupitia daraja la utando wa elektroliti kuelekea kathodi, wakati elektroni huchukua njia tofauti kutoa umeme.
- Protoni na elektroni hukutana kwenye cathode, ambapo huchanganyika na oksijeni, na hivyo kutoa umeme, na joto na maji kama bidhaa ya ziada.
Seli za mafuta ya hidrojeni ni safi, lakini hazina nguvu kuliko betri za mwako na kemikali, kwa hivyo, ili kuunda umeme wa kutosha kwa mashine, magari, au vitu vingine vya elektroniki, mafuta mengi ya hidrojeni huwekwa pamoja.
Betri dhidi ya seli za mafuta za hidrojeni: Tofauti
Ufanisi
Kwa sasa, betri za jadi zina ufanisi zaidi kuliko seli za mafuta ya hidrojeni, kwa vile hutoa nguvu zaidi. Hii ni mojawapo ya sababu kuu ambazo watengenezaji wakuu wa EV, kama vile Tesla na BYD, wanaendelea kutumia betri katika michakato yao ya kutengeneza. Walakini, kwa uwekezaji na utafiti wa kutosha hii inaweza kubadilika.
Licha ya ufanisi wao wa chini, seli za mafuta ya hidrojeni ni chaguo la juu kwa magari makubwa, ikiwa ni pamoja na lori na roketi za NASA. Sababu kuu ya hii ni uzito.
Uzito na ukubwa
Betri ni nzito, na wakati wa kuajiriwa kwa lori kubwa, za muda mrefu au magari mengine makubwa, uzito huu wa ziada unaweza "kuzidi" faida. Seli za mafuta ya hidrojeni kwa upande mwingine, ni ngumu zaidi na nyepesi - na nishati zaidi katika molekuli kidogo. Hii ina maana kwamba wakati wa kuajiriwa katika magari makubwa, wanapunguza uzito na hivyo kuruhusu muda mrefu wa kuendesha gari. Ili kutoa mfano, lori lenye umbali wa kilomita 800 lingepunguza uzito wake kwa tani 2 ikiwa lingetumia seli za mafuta ya hidrojeni badala ya betri.
Sumu
Seli za mafuta ya hidrojeni ni chaguo safi zaidi, kwa vile huzalisha tu joto na maji kama bidhaa na hazina vitu vya sumu. Betri, kwa upande mwingine, ni ngumu sana kuondoa, na pekee 5% ya betri za lithiamu-ion zinazorejelewa. Betri zina viambajengo vya metali yenye sumu, ikiwa ni pamoja na kobalti, nikeli na manganese, ambayo mara nyingi huvuja duniani katika dampo na kuchafua vyanzo vya maji. Zaidi ya hayo, kutokana na muda mfupi wa maisha wa miaka mitano tu (au mfupi zaidi ikiwa imetolewa kabisa au la iimarishwe), betri nyingi zingehitajika kuzalishwa kuliko seli za mafuta za hidrojeni.
Miundombinu ya kuchaji/kujaza mafuta
Seli za mafuta ya hidrojeni hazihitaji kuchaji tena, zinahitaji kuongeza mafuta tu. Hii inamaanisha badala ya saa za kusubiri ili kuchaji betri tena, au kulazimika kuibadilisha ikiwa imekufa, mtumiaji anaweza kuongeza mafuta - ambayo huchukua dakika 15. Kwa kuongeza, kwa vile seli za mafuta ya hidrojeni zinahitaji hidrojeni na oksijeni pekee, kuongeza mafuta kuna gharama nafuu. Tatizo linabaki katika ufikivu, hata hivyo, kwa kuwa hidrojeni haipatikani kwa urahisi kila wakati. Hili linaweza kuwa jambo ambalo linabadilika kutokana na kuongezeka kwa miundombinu na uwekezaji.
Bei
Gharama za betri na mafuta ya hidrojeni haziamuliwa tu kwa bei, bali pia kwa gharama za matengenezo, nyakati za kurejesha / kuongeza mafuta, na mambo mengine sawa. Gharama ya betri, pamoja na matengenezo yake na / au uingizwaji unabaki juu, wakati muda wake wa kurejesha ni mrefu. Seli za mafuta ya hidrojeni, kwa upande mwingine, zina gharama nafuu, na nyakati za kuongeza mafuta haraka, na pia kuwa nyepesi zaidi na upishi kwa kuendesha gari kwa umbali mrefu. Walakini, gharama ya malighafi inayohusika katika uundaji wa mafuta haya ya hidrojeni, kama vile platinamu, ni ya juu.
Betri dhidi ya seli za mafuta za hidrojeni: Ni ipi bora zaidi?
Kwa ukosefu wa miundombinu ya seli za mafuta ya hidrojeni na uvumbuzi bado unawezekana kwa betri, sio kesi ambayo ni bora hivi sasa, lakini ambayo itakuwa bora zaidi katika siku zijazo.
Hivi sasa, mafuta ya hidrojeni yanachukuliwa kuwa chaguo bora kwa magari makubwa, kama vile roketi, treni, ndege, meli, na hata baadhi ya magari ya ujenzi. Hii ni kutokana na ukweli kwamba wao ni nyepesi zaidi, hauhitaji muda wa malipo ya muda mrefu, na wana uimara bora zaidi kuliko betri. Shukrani kwa ukosefu wao wa sehemu zinazohamia, pia ni kimya sana - ambayo ni bora kwa safari ndefu.
Kwa magari hayo madogo yanayotumiwa na watu wengi, hata hivyo, betri husalia kuwa chaguo linalopendekezwa. Magari, pikipiki, na vani hazitarajiwi kusafiri kwa muda mrefu mfululizo, kumaanisha kuwa hazihitaji betri kubwa - kumaanisha uzito mdogo na nyakati za chini za kuchaji tena. Walakini, hii inaweza kuwa karibu kubadilika, kwani hidrojeni inakuwa rahisi zaidi kwenye barabara, na watengenezaji wakuu wa gari, pamoja na Toyota, Hyundai, na Honda kuendeleza magari ya seli ya mafuta ya hidrojeni.
Hitimisho
Betri, na hasa betri za lithiamu-ioni, huhifadhi nafasi ya juu katika utengenezaji wa EV leo, hata hivyo, utegemezi wa madini yasiyoweza kurejeshwa huashiria mwisho usioepukika wa chanzo hiki cha nishati. Teknolojia ya seli za mafuta ya haidrojeni, ingawa bado inaendelezwa na kwa sasa ni ghali zaidi kuliko betri za lithiamu-ioni, ni safi, inanyumbulika, na ufanisi wa nishati.
Shukrani kwa sifa hizi, pamoja na malengo kutoka kwa serikali za kimataifa za kuzuia utegemezi wa nishati ya kisukuku na kupunguza utoaji wa hewa chafu, inatarajiwa kuwa magari ya seli za mafuta ya hidrojeni yatachukua nafasi ya EV zinazotumia betri katika siku za usoni. Ongezeko la uwekezaji na maendeleo katika teknolojia itamaanisha ufanisi wa juu zaidi kutoka kwa seli za mafuta ya hidrojeni, na kusababisha tathmini inayotarajiwa ya zaidi. Dola za Kimarekani bilioni 131 ifikapo 2023, kutoka pekee Dola bilioni 1.9 mwaka 2021.
B2B e-biashara tovuti, kama vile Chovm.com, kutoa huduma za kimataifa za kununua na kuuza na watengenezaji wa betri na seli za mafuta za hidrojeni.
