전기 자동차의 리튬 이온 배터리와 수소 연료 전지

오늘날 대부분의 전기 자동차는 종종 리튬 이온 또는 납산 화학을 기반으로 하는 배터리를 사용합니다. 이 배터리를 사용하면 차량에서 생성된 에너지를 저장할 수 있으며 이후에 그 에너지를 사용하여 기계적 동작을 생성하고 전자 자전거, 자동차 또는 오토바이를 앞으로 움직이게 합니다. 1839년 William Grove 경에 의해 만들어지고 수년에 걸쳐 정제된 다소 오래된 기술인 수소 연료 전지는 또한 전기 자동차에 전력을 공급하기 위해 수소 형태로 에너지를 저장할 수 있습니다. 배터리와 마찬가지로 연료 전지는 화학반응을 이용하여 전기 형태로 에너지를 생성합니다. 보다 구체적으로, 수소 연료 전지는 수소와 산소로부터 전기, 물 및 열을 생성합니다.

연료 전지는 특정 이온(H+ 또는 양성자)만 통과시키면서 수소와 산소를 분리하는 합성 고분자막이라고 하는 전해질을 둘러싼 양극과 음극으로 구성됩니다. 수소 원자는 양극에서 연료 전지로 들어가 전자가 제거됩니다. 이 전자는 차량의 회로를 통해 전기의 형태로 음극으로 이동합니다. 양전하를 띤 수소 원자(또는 양성자)는 막을 통해 이동하여 산소 및 전자와 결합하여 결국 물을 형성합니다. 각 개별 연료 전지는 상대적으로 적은 양의 전류와 전압을 생성하므로 리튬 이온 전지와 마찬가지로 직렬 및 병렬로 함께 스택하여 구동되는 차량에서 요구하는 목표 전압 및 최대 전류에 도달해야 합니다.

수소 연료 전지 대 리튬 이온 배터리 - 수소 연료 전지의 세부 기능

수소 연료 전지의 장점은 수소와 산소를 입력으로 사용하여 출력으로 전기, 열 및 (음용) 물을 얻을 수 있다는 것입니다. 산소는 대기에 풍부하고 수소는 우주에서 가장 흔한 원소입니다. 그러나 수소는 다른 원소와 매우 쉽게 결합하는 경향이 있습니다. 따라서 상당히 비싸고 에너지 소모적인 공정을 통해 연료로 사용되기 전에 인공적으로 격리되어야 합니다.

연료 전지에 사용되는 수소는 리튬 이온 배터리보다 10배 더 큰 에너지 대 중량 비율을 가지고 있습니다. 결과적으로 더 가볍고 더 작은 부피를 차지하면서 훨씬 더 넓은 범위를 제공합니다. 휘발유 차량과 마찬가지로 몇 분 안에 충전할 수도 있습니다. 그러나 수소연료전지에도 많은 단점이 있습니다. 먼저 수소는 기본적으로 역 연료전지인 전기분해를 통해 주로 물에서 얻어지며 전기와 물을 받아 수소와 산소를 생산한다. 이 전기의 출처는 세계 어디에 있느냐에 따라 재생 가능 에너지에서 석탄에 이르기까지 다양하므로 수소 추출은 일반적인 가솔린 자동차보다 매우 깨끗하거나 더러울 수 있습니다. 오늘날 슬프게도 대부분의 전기가 지구에서 생산되는 방식 때문에 후자일 가능성이 더 높습니다.

다른 문제는 수소를 기체로 저장하는 것은 비용이 많이 들고 에너지 집약적이며 때로는 포함된 에너지의 절반에 해당하며 극저온에서 액체로 저장될 때 더욱 그렇습니다. 또한, 가연성이 높고 격리를 피하는 경향이 있으며 금속을 더 잘 부서지고 파손되기 쉬운 방식으로 금속과 반응합니다. 결국 수소는 우리 주변 어디에나 있지만 생산, 저장 및 운송하기가 어렵고 위험하며 비용이 많이 듭니다.

연료 전지는 또한 증기나 얼음이 아닌 물로만 작동할 수 있습니다. 따라서 내부 온도 관리가 필수적이며 상당한 무게를 추가하는 라디에이터와 냉각 채널을 통해 열을 지속적으로 배출해야 합니다. 추운 온도에서 다시 시작하는 것은 종종 빙점 이하의 온도를 경험하는 위치에서 매우 복잡하고 비현실적일 수 있습니다.

수소연료전지의 세부기능

결론적으로, 수소 연료 전지는 차량 및 기타 시스템을 위한 잠재적으로 매우 깨끗하고 에너지 밀도가 높으며 재충전하기 쉬운 에너지원을 제공하지만 현재는 작동하기가 복잡하고 비싸며 위험합니다. 이에 비해 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 낮고 재충전 속도가 느리지만 깨끗하고 훨씬 저렴하고 다루기 쉽고 안전합니다. 보다 구체적으로, SIERRA 및 FX에 사용되는 것과 같은 원통형 리튬 이온 전지 매우 안정적이고 사용하기에 안전합니다. 미래에 기술이 충분히 개발되고 위에서 언급한 단점이 해결되면 수소는 전기 자동차의 범위를 늘리고 충전 시간을 줄이는 훌륭한 설루션이 될 수 있습니다. 그러나 현재로서는 리튬 이온 기술이 매우 실용적이고 고성능인 전기 자전거 및 기타 차량을 제공하는 최상의 설루션입니다.