电池储电技术能做到像化石燃料那样的能源密度么?
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2021-01-19 17:31 更新 水轮机 •  1001
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能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小,如果是按质量来判定一般被称为比能,以比能MJ/kg为单位的情况下,煤只有24–35,天然气为53.6,汽油和柴油分别为46.4和45.6,电池中,比较落后的铅酸电池只有0.17,比较先进的,锂离子电池能达到0.8,锂金属电池能达到1.8,和化石燃料有很大的差距。

锂电池系统属于封闭系统,由于受制于锂元素特性,提升空间已经不大了,未来如果要提升锂电池的能量密度,需依靠全固态电池技术的突破,但其能量密度上限也不高。燃料电池可能的能量密度的上限倒是很高,燃料电池的能量密度实际上取决于储存氢气的多少,这个储存能力还有提高的空间,而氢气的比能可是很高(141.86MJ/kg),不过燃料电池更像是内燃机那样的能量转化装置而非储能装置,先不放入比较。

而近些年被提出的锂空气电池,利用锂作为负极,以空气中的氧气作为正极反应物,利用氧化反应产生的能量发电,由于其阴极(以多孔碳为主)很轻,加上可以直接从环境中获取氧气,其能量密度的潜力很高,理论上可以达到43.2 MJ / kg,甚至接近汽油的水平。毕竟对于化石燃料来说,在地球大气中,它们也不需要携带氧化剂(在这种情况下为氧气),因为在大气中可以自由获取。就能量密度这方面,这是压倒性的优势,而锂空气电池同样可以获得这一优势。只是可惜锂空气电池仍在开发阶段,一切都是理论上的可能。

不过也电池也有自身的优势,拿汽车来说,汽油和柴油在内燃机中的效率非常低,通常只提供25%的能量含量作为有用功率,其余的则作为废热而损失掉,而以电动汽车能以大概90%的效率运行,而且汽油烧掉就没了,电池还能充电,尤其是可以利用可再生能源充电。

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2021-01-19 17:59 更新 侧卫 •  4419