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电池 vs. 燃料电池:有什么区别?

如果您正在寻找电力来源,但对电池和燃料电池的区别不熟悉,我们将在这里提供帮助。

电池和燃料电池都可以提供能量,但它们的工作原理有所不同。燃料电池和电池在内部能力和结构上存在关键差异,主要是因为电池通过将化学能转换为电能来提供电能。燃料电池通过将燃料如氢转化为能量来产生能量。这两种电池都有优点和缺点,这些因素可能会影响您的选择,并将在本文中进行重点介绍。

继续阅读以了解电池和燃料电池的比较和区别。

电池 vs 燃料电池:并排比较

电池燃料电池
定义包含所有反应物以产生能量的电池需要持续外部供应一个或多个反应物才能释放能量的电池
能量存储以化学能的形式储存能量无法储存能量
成本通常比燃料电池成本低通常比电池成本高
应用通常用于小型设备和电动车辆常用于静止应用、大型车辆和航空航天技术
效率比燃料电池效率高比电池效率低
寿命寿命较短,通常为几年,因为活性物质的降解寿命较长,只要有可用的燃料来源
可充电性充电时间较长,通常几个小时加油时间较短,通常几分钟
环境影响某些电池可能含有对环境有害的有毒化学物质,如果处理不当会对环境有害。对环境影响较小,因为燃料电池在氢的生产中可能使用化石燃料
能量密度比燃料电池能量密度低比电池能量密度高
常见例子锂电池,镍镉(nicad)电池氢氧燃料电池

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电池 vs. 燃料电池:有何区别?

电池和燃料电池之间有很多区别。让我们在下面探讨一下,以便您了解哪种适合您的需求。

能源效率

您希望购买一种能够充分利用的电源。虽然没有任何能源源是100%高效的,因为在转换成另一种形式时会有一些能量损失,但电池通常比燃料电池更能高效利用能源。无论如何,与汽油等其他能源相比,它们都更适合产生电能。

相比竞争对手,电池的能量损失要少得多。以电池供电的ev的效率约为70-90%,而燃料电池的效率约为25-35%。在转换过程中损失的能量可以被回收利用,用于重新加热飞机上供给乘客的餐食或为电动车辆内部提供加热。然而,由于化学降解、重复充放电循环和内阻,能源效率随时间的推移可能会降低。

另一方面,燃料电池将约60%的能量转化为电能。值得注意的是,这些电源的能源效率将取决于燃料电池技术、操作条件和电池化学成分等因素。例如,由于电池将40%的电能用于加热,所以在寒冷的天气中,燃料电池的效率可能与电池一样高。

环境影响

近年来,大多数电源,包括电池和燃料电池在内,都致力于创新技术,以帮助减少碳足迹。然而,无论它们在过程中有多高效,它们都不是完全可持续的。这两种电源都需要提取锂、镍等原材料用于电池,以及提取氢气用于燃料电池。与提取氢气相比,电池的原材料开采对环境的负面影响更大,这是相互抵消的。另一方面,燃料电池中使用的氢气可以通过各种方法生产,包括使用可再生能源进行水电解,其环境影响要小得多。

此外,一些电池含有铅等有毒成分,如果在生产、使用和处理过程中处理不当,可能会对健康和环境造成风险。相比之下,燃料电池含有的有害成分较少,因为氢气的唯一副产物是水蒸气,对环境的危害较小。此外,燃料电池通过化学过程直接将能源转化为电能,而不是分为几个阶段进行。这使得燃料电池能够保持高效、安静和环保。电池的寿命也较短,这意味着需要生产更多的电池,如果不进行回收利用,会增加电池对环境的影响。

机制

这些电源使用的机制可能不一定会影响你的选择,但还是值得关注。首先,电池和燃料电池在能量的生产方式上有所不同。电池储存化学能量,可以转化为电能。因此,电池中所含的能量要么来自其生产工厂,要么来自对电池的充电。另一方面,燃料电池需要外部供应一种或两种反应物来产生电能。简单来说,燃料电池将一种如汽油的电源转化为电能。

燃料电池使用电源进行能量转换,而电池本身就包含能量。

©asharkyu/shutterstock.com

安全问题

电池和燃料电池并非没有缺点,其中包括安全问题。例如,燃料电池使用氢气和富氢燃料,这些物质具有高度易燃和爆炸性。因为氢气的储存性质,如果一辆使用氢能源的车辆发生事故,可能会发生巨大爆炸。

热失控是电池的常见安全隐患,特别是锂离子电池。当锂离子电池进入连续自加热状态时,就会发生热失控。这种情况可能发生在特定条件下,如过充电,会导致能量迅速释放,有可能引发爆炸或者火灾。同时,值得注意的是,电池中含有有毒成分,如果处理不当,可能对健康和环境造成风险。

充电

在寻找可靠的电源时,选择一个可以方便补充能量的电源会有所帮助。要充电电池,你需要电力输入。电池连接到充电站等电源,电流被应用以逆转化学反应,这会导致电能的放电。相反,燃料电池必须使用适当的燃料进行加注,如氢气。一旦替换燃料,燃料电池就可以继续产生电能。

此外,相比于燃料电池,电池充电需要更长的时间,通常需要几分钟到一个小时。对于较大的电池来说,充电时间更长。相反,燃料电池必须注入燃料,如氢气,这只需要几分钟。这一点使得燃料电池非常适合商用车辆。

电池 vs. 燃料电池:6个必知事实

  • fuel cells have lower environmental and health impacts than batteries as they contain fewer toxic components. the extraction of fuels such as hydrogen can be done using sustainable methods such as water electrolysis.
  • batteries take more time to recharge, typically hours, and require an electrical input to reverse the chemical reaction during discharge. conversely, fuel cells only take a few minutes to refuel with appropriate fuel.
  • batteries may currently top fuel cells regarding efficiency with a battery-powered ev efficiency rate of 70-90% compared to the 25-35% efficiency managed by a fuel cell-powered ev.
  • both technologies pose safety risks. batteries can become too hot and ignite spontaneously while fuel cells are highly combustible and explosive.
  • batteries store all the necessary reactants to produce electricity through a chemical reaction. fuel cells, on the other hand, require a constant external reactant supply to produce electricity.
  • common battery types include lithium-ion, button battery, lead-acid, and alkaline batteries while common fuel cells include hydrogen-oxygen cells.

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电池 vs. 燃料电池:哪个更好?应该选择哪个?

电池和燃料电池都面向可持续发展,是当今的优秀电能来源。每种都有优点和缺点,可能使您更偏爱一种。

电池在能量转换过程中比燃料电池更高效,因为损失的能量较少。然而,在重型、长途卡车的情况下,燃料电池比电池更有优势,因为重量成为考虑因素。燃料电池常用的氢具有更高的能量密度,这意味着燃料推动的车辆重量更轻。

此外,与电池相比,燃料电池对环境的影响较小。电池含有有害成分,当错误处理时,这些成分可能渗入土壤并污染地下水,对健康构成风险。开采电池所需的金属还会对环境造成伤害,因为它们使用了大量的水和土地空间。

鉴于它们各自的优点和缺点,没有明确的赢家。在一天结束时,这完全取决于您的偏好。如果您想要一种廉价且高效的电源供应,电池是首选。然而,如果您需要一种可靠且持久的电源,可以考虑燃料电池。

此帖子顶部显示的图像为©smile fight/shutterstock.com。

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