신에너지 배터리 적용현황 및 개발분석(I)

수소 연료 전지 및 수소 에너지 저장

소개

전 세계적으로 에너지 문제에 대한 관심이 높아지면서 새로운 에너지 배터리 기술은 에너지 전환과 지속 가능한 발전을 배경으로 점차 다양한 국가의 과학 연구 및 산업 발전의 최우선 과제가 되었습니다. 전통적인 리튬 이온 배터리부터 미래 지향적인 수소 연료 전지, 액체 흐름 배터리 등에 이르기까지 다양한 유형의 배터리가 전력 저장 및 전기 자동차 분야에서 광범위한 응용 가능성을 보여주었습니다. 하지만, 또한 많다 에너지 밀도, 사이클 수명, 비용 등의 과제와 한계. 새로운 에너지원의 개발을 더 잘 촉진하기 위해 이 시리즈는 각 유형의 주요 새 배터리 기술의 장점, 단점 및 적용 시나리오를 종합적으로 평가하고, 연구원, 산업 종사자에게 귀중한 참고 자료와 지침을 제공하고, 이 분야의 지속적인 혁신을 촉진합니다. 글로벌 에너지의 지속가능한 발전에 기여합니다.

주요 기사

연료전지는 전해질에 따라 표 2-1과 같이 분류 및 특성이 구분된다.

표 2-1 연료전지의 기본종류

수소 연료전지는 연소 없이 수소와 산소를 반응시켜 수소 에너지를 전기로 변환하는 방식으로 작동합니다. 반응 과정은 그림 2.1에 나와 있습니다. ^[1].

그림 2.2 연료전지 자동차 파워체인 포트폴리오

탄소 제로, 오염 제로 선박을 실현하기 위해 다양한 탄소 제로 선박 동력 기술 루트가 등장했습니다. 수소항공 역시 오염물질 배출 제로를 달성하는 열쇠로 꼽힌다.s 미래 항공산업의 지속가능한 발전을 위해 노력하겠습니다. 대형 여객기에는 수소연료전지 에너지 밀도, 수소연료 저장 및 급유, 수소 안전성에 대한 요구사항이 높기 때문에 단기간에 대형 수소연료전지 항공기의 적용을 실현하기는 어렵다. D론은 경제적이고 편리한 작동 특성으로 인해 산업 체인에서 점점 더 널리 보급되고 있습니다.

장기적으로 수소 에너지는 중요한 전기 저장 형태가 될 것으로 예상됩니다. 설치된 용량의 재고에서 펌핑 저장은 여전히 에너지 저장의 주요 형태이며, 최근 몇 년 동안 전기 화학 에너지 저장도 수소 에너지 저장의 개발을 가속화하기 시작했습니다. , 하지만 그것은 아직 대규모 적용을 실현하지 못했습니다. 그러나 앞서 언급한 바와 같이 시간 차원이든 공간 차원이든 미래에 전력 시스템에서 에너지 저장의 응용이 더욱 풍부해지고, 에너지 저장의 형태가 더욱 다양해질 것이며, 수소 에너지는 여전히 화학 에너지 저장으로 사용될 수 있습니다. , 물리적 에너지 저장, 유망한 보충제.

IEA의 전망에 따르면, 2050년 전기화학적 에너지 저장/수소 에너지 설치 용량은 각각 9%/6%에 이를 것으로 예상됩니다. 산업화 관점에서 전기화학적 에너지 저장은 강력한 산업 기반을 갖추고 있으며 대규모 에너지 저장 장치를 최초로 도입할 것입니다. 규모의 발전은 수소 에너지 저장이 아직 산업화 초기 단계에 있는 반면, 대규모 개발의 진행은 전기화학적 에너지 저장보다 더 느릴 것이다.

현재 주류 전해수 수소 기술은 주로 양성자 교환 막수 전기 분해(PEM) 방식을 채택하고 있으며 완전한 수소 에너지 저장 시스템의 단위 투자는 약￥9000/kW. 이에 비해 현재 시스템 비용은 안 전기화학적 에너지 저장 시스템(LiFePO4)은￥4800/kW(￥1.2/wh 시스템 비용, 4시간 백업 시간)에 비해 여전히 분명한 이점이 있습니다. 그만큼 비용면에서 수소 에너지 저장 시스템; 현재 중국에서 가장 널리 사용되는 양수 저장 시스템은 강력한 산업 기반을 갖추고 있으며 규모 개발을 가장 먼저 안내할 것입니다. 반면 대규모 개발 진행은 전기화학적 에너지 저장보다 더 느릴 것입니다. 현재 중국에서 가장 널리 사용되는 양수 저장 시스템의 가격은 약 RMB 7000/kW이며, 이는 수소 저장 시스템보다 우수합니다.s.

그러나 풍력 및 태양광 산업의 급속한 발전으로 인해 설치 용량의 중복 정도가 크게 증가하게 되므로 전력망의 안정성을 보장하기 위한 전력망은 잉여 전력을 단시간에 흡수할 수 없습니다. 따라서 풍력 및 태양광 저비용 전력 포기는 수소 전기분해 전력의 중요한 원천이 될 것이며, 수소 에너지 저장 산업화의 현재 딜레마를 해결할 것입니다.

참고자료：

[1]卢國强.氢燃料电池结构원리及其发展现状[제이].内燃机与配件,2023(15):106-108.DOI:10.19475/j.cnki.issn1674-957x.2023.15.007.

[2]侯明,衣宝廉.燃料电池技术发展现状[제이].电源技术,2008(10):649-654.

[삼]邵志刚,衣宝廉.氢能与燃料电池发 Exhibition现状及 望[제이].중국학院院刊,2019,34(04):469-477.DOI:10.16418/j.issn.1000-3045.2019.04.012.