Заменят ли энергетические элементы новые топливные элементы в автомобильной промышленности?
С точки зрения тенденций развития, в ближайшие 20-30 лет наиболее вероятным доминирующим положением на рынке должны стать электромобили, а современные решения в области энергетических батарей для новых энергетических транспортных средств включают топливные элементы и литий-ионные батареи. По сравнению с традиционными топливными автомобилями, электромобили имеют преимущества: они более экологичны, экономичны и просты в обслуживании. Это неизбежная тенденция, что топливные транспортные средства полностью исчезнут, и в будущем будут установлены новые энергетические транспортные средства, и вольфрам может внести большой вклад в эту энергетическую революцию.
Хорошо известно, что большинство схем энергоснабжения, используемых в настоящее время в электромобилях, - это литий-ионные батареи. Благодаря длительному сроку службы, низкой скорости саморазряда, высокой несущей способности и соотношению энергии, литий-ионные батареи стали основным направлением для нынешних электромобилей. Однако развитие литий-ионных батарей близко к пределу при нынешнем уровне технологий, а также литий-ионные батареи имеют низкую безопасность, высокую стоимость и высокий риск взрыва, поэтому можно сказать, что литий-ионные батареи не будут играть ведущую роль на будущем рынке новых энергетических транспортных средств. В результате и Tesla, и BYD, ведущая американская компания в отрасли и восходящая звезда в Китае, работают над новыми планами по созданию энергетических батарей.
На самом деле, с момента разработки новых энергетических транспортных средств в европейских и американских странах первым выбором и развитием были топливные элементы, и большинство из них не ожидали, что литий-ионные батареи станут мейнстримом. Однако в будущем направление развития энергетических батарей может вернуться на орбиту топливных элементов в связи со все более очевидным узким местом литий-ионных батарей. В настоящее время автомобильные топливные элементы с более зрелой технологией известны как схема водородных топливных элементов и схема метанольных топливных элементов. С точки зрения всей промышленной цепочки, водородная энергетика и другие топливные элементы стимулируют и продвигают общий уровень смежных отраслей на более высоком уровне, чем индустрия литий-ионных батарей.
Конечно, проблема стоимости ранних топливных элементов очевидна: в качестве катализаторов необходимо использовать платиновые металлы. Платина, само собой разумеется, стоит дорого, а в каталитическом процессе платина токсична, что противоречит первоначальному замыслу о чистой энергии. Таким образом, катализатор является самым большим препятствием на пути коммерциализации топливных элементов, что дает литиевым батареям шанс воспользоваться его преимуществами.
Ученые искали катализаторы, которые могли бы заменить платину. В последние годы ученые обнаружили, что карбид вольфрама также обладает наиболее схожими с платиной каталитическими свойствами, что является благом для топливных элементов. Карбид вольфрама не только обладает хорошими электрокаталитическими характеристиками, но и не производит токсичных побочных продуктов, являясь настоящим "зеленым" катализатором. По сравнению с платиной, единственным недостатком карбида вольфрама является его недостаточная электропроводность. Однако найти высокопроводящие материалы для современной промышленности несложно, и графен - отличный выбор. По общему мнению отечественных и зарубежных ученых, каталитические характеристики нанометрового композита карбид вольфрама + графен не уступают, а то и превосходят показатели платиновой группы, а это значит, что топливные элементы на основе вольфрама позволят резко снизить стоимость топливных элементов и повлияют на цену продаваемых автомобилей, а также сделают будущее новых энергетических транспортных средств заменой существующих топливных автомобилей перестанет быть пустыми разговорами.
