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수소 연료 전지의 미래

수소 연료 전지의 미래

사용의 핵심 수소 연료 전지 전기자동차는 동력원인 수소 연료전지의 거의 완벽에 가까운 작동 원리와 메커니즘에 있으며, 명목상으로는 '배터리'라고 불리지만 본질적으로는 '연료'인 수소가스를 공기 중의 산화제와 반응시켜 화학 에너지를 전기로 변환하는 화학 원리에 기반한 전기 발전기, 즉 수소 발전기에 해당합니다.
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초기에 수소 연료 전지는 주로 항공우주 및 군사 목적으로 사용되었습니다. 이후 수소 연료 전지의 잠재적인 장점과 점점 더 심각해지는 교통 환경 오염에 대응하기 위해 자동차 동력 장치에 적용하기 위한 연구가 진행되었습니다.

오늘날 전 세계는 수소 연료 전지의 빠른 기술 발전과 괄목할 만한 성과를 목격하고 있으며, 수소 연료 전지의 발전 전망은 이미 밝습니다. 전기 자동차의 주요 기술적 장애물이 여전히 오랜 시간 동안 자동차를 태우고 있는 상황에서 수소 연료 전지는 사람들에게 일종의 희망을 가져다줍니다.

수년간 세계 자동차 업계에서 다양한 신에너지 자동차 기술 옵션을 시도해 온 결과, 학계 일각에서는 수소 연료 전지가 뛰어난 친환경성과 높은 에너지 효율성을 바탕으로 세계 자동차의 궁극적인 목표이자 신에너지 자동차의 궁극적인 솔루션이 될 것이라고 주장하고 있습니다.

수소 연료 전지 차량의 주요 장점

기본 이점

뛰어난 환경 친화성. 주행 과정에서 순수한 물만 배출하고 다른 유해 물질은 전혀 배출하지 않는 도요타 미라이를 예로 들어 보겠습니다. 또한 이중 탄소 정책, 글로벌 환경 보건 요구 사항 및 이상 기후 변화로 인해 수소 연료 전지에 대한 새로운 에너지 차량 개발에 관심을 집중하게 되었으며, 결국 수소 연료 전지의 뛰어난 환경 친화성이 더욱 중요해졌습니다.

하지만 아직 수소 충전소와 수소 에너지 차량이 많지 않고 비용이 여전히 비싸기 때문이기도 합니다.

수소 연료 전지를 이용한 신에너지 자동차

에너지 효율이 특히 높습니다. 수소 연료 전지의 작동 원리를 보면, 열 엔진 공정을 거치지 않고 전력을 생산하고 열 사이클의 영향을 받지 않으며 열 방출이나 열 에너지 손실이 거의 없습니다. 그 결과 에너지 변환 효율은 60% 또는 70% 이상에 도달할 수 있습니다.

수소 에너지 자원은 풍부합니다. 수소는 지구상에 어디에나 존재하며 풍부한 자원과 다양한 방법으로 생산할 수 있습니다.

이를 달성하기 위해 사용할 수 있는 기술적 수단으로는 풍력 및 태양 에너지를 포함한 청정 재생 에너지원에서 물을 전기분해하여 수소를 생산하거나 빛을 사용하여 직접 수소를 생산할 수 있습니다.
수소 연료 전지는 높은 수준의 승차감을 제공합니다.

연료전지 차량은 기존 차량에 비해 파워트레인의 기계적 진동과 방열 문제가 없어 차량 관련 부품의 수명이 길고 신뢰성이 높을 뿐만 아니라 차량의 원활한 운행도 보장합니다.

순수 전기차에 비해 고유한 장점

수소 연료 전지는 연료 전지의 과학적이고 합리적인 작동 원리를 바탕으로 주행 거리 제한과 쉽게 발열하는 안전 위험 등 순수 전기 자동차의 주요 결함을 근본적으로 방지합니다.

짧은 주행거리 제한. 연료전지 자동차의 소위 '배터리'는 전기를 생산할 뿐 전기를 저장하지 않습니다. 반대로 수소 연료 전지에 수소가 지속적으로 공급되는 한 구동 시스템은 자동차를 구동하기에 충분한 전기를 얻을 수 있습니다.

수소 에너지의 밀도는 가스 및 디젤의 약 2~3배, 전기 자동차의 경우 리튬 이온의 10배에 달합니다. 5kg의 수소 저장소는 400km 동안 수소 연료 전지를 지원할 수 있지만, 같은 주행거리를 가진 순수 전기차는 배터리 무게가 0.5톤에 달합니다.

수소 연료 전지는 안전하고 환경 친화적입니다. 수소 연료 전지는 얇은 리튬 배터리 분리기 극판 사이에 끼워져 있습니다. 이론적으로 수소 연료 전지의 최대 온도는 실제로 섭씨 100도를 넘지 않으며, 다음과 같이 배터리 냉각를 누르면 온도가 더 낮아집니다.

수소 연료 전지는 얇은 리튬 배터리 분리막으로 구성됩니다.

수소 연료 전지의 전체 수명 주기 동안 환경에 미치는 영향과 관련하여, 구성 물질은 본질적으로 무독성이며 제조, 사용 및 재활용 과정에서 환경 오염에 대한 의문의 여지가 없습니다.

수소 연료 전지 개발의 어려움

위에서 언급한 많은 장점에도 불구하고 수소 연료 전지는 결국 완전히 혁신적이고 혁신적인 기술 제품이며, 필연적으로 불완전하고 개선해야 할 부분이 있을 수밖에 없습니다.

수소 연료 전지 엔진의 기술적 성능을 크게 개선해야 합니다.

초기 단계에서는 수소 연료 전지 배터리 엔진의 기술적 성능이 열악하여 실제 요구 사항을 충족하기 위해 주로 다음과 같은 측면에서 크게 개선해야 했습니다.

첫째, 수소 연료 전지의 전력 밀도가 낮고 전체 수소 연료 전지 엔진의 출력이 제한되어 있습니다.

둘째, 수소 연료 전지 엔진의 내구성이 좋지 않습니다. 예비 단계에서 수소 연료 전지 엔진의 수명은 국제적으로 일반적으로 3,000 시간을 초과하지 않으며 2020 년 목표는 5,000 시간으로 실제 적용과 작은 차이가 없습니다.

수소 연료 전지 엔진

셋째, 수소 연료전지 엔진은 특히 저온에서 환경 적응성이 떨어지기 때문에 시동을 걸기가 더 어렵고 주행 거리가 줄어듭니다.

높은 시스템 안정성 요구 사항

수소 연료전지 엔진이 충분한 출력을 내기 위해서는 수백 개의 개별 수소 연료전지를 하나로 통합하여 연료전지 스택을 구성해야 하는데, 이를 위해서는 각 부품의 품질이 사전에 일정해야 할 뿐만 아니라 한 치의 오차도 허용되지 않는 병렬 및 직렬 배터리의 품질도 확보해야 합니다.

결론

2022년 3월, 중국은 수소 연료 전지 에너지를 전략적 개발 중점 분야로 선정하는 보고서를 발표했고, 많은 지역에서 수소 연료 전지에 대한 보조금 제도와 획기적인 발전이 필요한 8가지 핵심 부품을 발표하는 등 지방 정부가 적극적으로 대응하고 있습니다.

그리고 자본 투자와 M&A 거래는 주로 수소 연료 전지, 파워 스택, 막 전극 및 양성자 교환막에 집중되었습니다.

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