Аспекты безопасности литий-ионных аккумуляторов
Категория: Поддержка по аккумуляторным батареямОпубликовано 13.04.2016 17:45Автор: Abramova Olesya
Безопасность батарей на основе лития всегда привлекала много внимания.
Любое устройство аккумулирования энергии может быть опасно – это было доказано еще в 1800-х, когда случались несчастные случаи с паровыми двигателями. В 1900-х, на заре автомобилестроения, хранение и использование легковоспламеняющегося бензина также несло в себе риск.
Все электрические батареи могут быть опасными, и их производители должны выполнять требования по безопасности, а не просто предупреждать пользователей.
Литий-ионная технология в целом безопасна, но количество произведенных аккумуляторов этой системы исчисляется миллионами, и следовательно невозможно, чтобы абсолютно все они работали без сбоев.
В 2006 году всего лишь несколько случаев возгорания вынудили корпорацию Sony отозвать более чем 6 миллионов литий-ионных аккумуляторов.
Изучение дефектных аккумуляторов показало, что к этому привел контакт частей аккумулятора с микроскопическими металлическими частицами, вследствие чего возникало короткое замыкание.
Производители аккумуляторов стараются свести к минимуму наличие таких частиц, но сложные технические процессы при сборке делают задачу ликвидации абсолютно всех посторонних веществ трудновыполнимой.
Современные элементы с ультратонкими сепараторами размером 24 микрометра или меньше (1 мкм = 0,001 мм) более чувствительны к загрязнениям, чем ранние конструкции с более низкими показателями емкости.
В то время как элемент типоразмера 18650 емкостью 1350 мАч выдерживает проникновения гвоздя, элемент с большей плотностью энергии и емкостью 3400 мАч при таком же тесте может воспламениться.
(Смотрите также BU-306: Какую функцию выполняет в электрической батарее сепаратор) К слову, можно отметить, что тест на проникновение гвоздя реально существовал, но современные стандарты больше не предписывают производителям обязательно его проводить.
Литий-ионные технологии, использующие оксиды металлов, постепенно приближаются к теоретическому пределу удельной энергоемкости. И вместо того, чтобы оптимизировать мощность, производители батарей вынуждены уделять все больше внимания совершенствованию производственных методов, которые призваны повысить безопасность и увеличить долговечность батарей.
Но настоящей проблемой являются те редкие случаи, когда короткое замыкание возникает внутри самого электрического элемента. Внешние периферийные устройства защиты в данном случае являются просто неэффективными. Отозванные в 2006 году аккумуляторы Sony выполняли внутренние тесты безопасности, но все же это не спасло их от нескольких случаев возгорания.
Существует два основных типа сбоев электрических батарей. Первый из них связан с ошибками проектирования самой батареи или отдельных ее компонентов. Именно такие дефекты при обнаружении приводят к массовым отзывам уже произведенных аккумуляторов.
Более сложными случаями являются моменты, когда дефекты напрямую не связаны с конструкцией батареи.
Чаще всего они проявляются вследствие неправильной эксплуатации, например, в случае зарядки при низкой температуре или при работе в условиях сильной вибрации.
Давайте подробнее рассмотрим процессы, происходящие внутри электрического элемента. Слабое короткое замыкание внутри элемента приведет лишь к повышению саморазряда [BU-802b] и минимальному теплообразованию, так как участвующие в этом замыкании токи будут очень слабы.
Но если достаточное количество микроскопических металлических частиц сформируют “мост” между электродами, то сила тока короткого замыкания может достичь опасного значения.
Как небольшая струйка может привести к разрушению всей плотины, так и в электрическом элементе изначально небольшое короткое замыкание приводит к температурному повреждению изолирующего слоя, в результате чего сила короткого замыкания увеличивается.
Температура очень быстро возрастает до 500°С, и в такой момент электрический элемент воспламеняется или даже взрывается. Этому явлению было дано название – тепловой пробой.
Неравномерная пропитка сепаратора электролитом также может привести к сбою батареи. Плохая проводимость на более сухих участках увеличивает сопротивление, что приводит к нагреву участка, что в свою очередь ослабляет целостность сепаратора. Нагрев во всех случаях является врагом электрической батареи.
Если вы заметили, что литий-ионная батарея перегрета, издает шипящие звуки или вздулась, немедленно переместите устройство подальше от горючих материалов или поместите его на огнеупорную поверхность. Если возможно, то вообще лучше извлечь такой аккумулятор и вынести его на улицу.
При небольшом возгорании литий-ионного аккумулятора к нему необходимо применить стандартные противопожарные действия. Это может быть использование пенного огнетушителя или любого другого, например, наполненного углекислым газом или порошкообразной массой.
Если пожар возник на борту самолета, существуют специальные инструкции, которые позволяют экипажу использовать любые доступные средства, включая воду.
Тушение водой литий-ионных аккумуляторов является безопасным, так как в них содержится очень малое количество вступающего в бурную реакцию с водой металлического лития. Вода также способствует охлаждению области возгорания и предотвращает распространение пламени.
В научно-исследовательских центрах и на заводах по производству аккумуляторов вода также является основным средством тушения пожаров.
Большое же возгорание литий-ионного аккумулятора, такое как, например, в электромобиле, тушить водой неэффективно. Возможно использование воды с добавлением медного порошка, но это крайне недешёвый метод.
При обнаружении возгорания литий-металлического аккумулятора используйте только огнетушитель класса D, так как количество лития в таком аккумуляторе является значительным, и тушение водой только увеличит огонь.
ВНИМАНИЕ: Не используйте огнетушитель класса D для тушения других типов пожаров, так как они рассчитаны на тушение металлов и металлсодержащих веществ.
Во время теплового пробоя высокая температура неисправного элемента может распространиться на соседние элементы, приводя к цепной реакции. Весь аккумулятор, таким образом, может быть уничтожен в течение нескольких секунд.
Для повышения безопасности в аккумуляторе должен присутствовать разделитель между элементами – для защиты от распространения повышенной температуры.
На рисунке 1 показан ноутбук, который был поврежден в результате неисправности литий-ионного аккумулятора.
Рисунок 1: Поврежденный перегревом литий-ионного аккумулятора ноутбук. По утверждению хозяина, ноутбук сильно нагрелся, начал издавать шипящий звук и заполнил всю комнату едким дымом.
При тепловом пробое аккумулятора происходит довольно сильное газообразование, главным образом, углекислого газа (CO2). Также происходит выброс продуктов горения вследствие воздействия высокой температуры. Испаряется этилен и пропилен, входящие в состава электролита, а также органические растворители.
Стоит отметить, что безопасность современных литий-ионных аккумуляторов довольно высока, а случаи теплового пробоя очень редко возникают при правильной эксплуатации.
Но в то же время эти редкие случаи возгорания аккумуляторов на основе лития у всех на слуху, иногда регистрируемые случаи выхода из строя никелевых и свинцовых аккумуляторов почему-то не вызывают такого же интереса.
Причиной коллапса аккумулятора может быть износ сепаратора, небрежное обращение или чрезмерное воздействие температуры или вибрации.
- Литий-ионные аккумуляторы содержат довольно мало металлического лития, и в случае возгорания могут быть потушены водой. Но для тушения литий-металлических батарей необходим только огнетушитель класса D.
- Следует помнить, что вода активно взаимодействует с литием, поэтому в случае недоступности огнетушителя класса D воду можно использовать только для предотвращения распространения огня.
- Для наиболее эффективного тушения возгорания литий-ионного аккумулятора следует использовать пенный, порошковый или огнетушитель с углекислым газом.
- Если отсутствует возможность потушить возгорание, то следует дать выгореть аккумулятору безопасным и контролируемым способом.
- Будьте осторожны, так как каждый электрический элемент аккумулятора может привести к цепной реакции и воздействовать на соседние элементы. Даже внешне полностью выгоревший аккумулятор может еще содержать небезопасные элементы.
Последнее обновление 2016-02-21
Электромобиль можно будет полностью зарядить за несколько минут
Можно ли будет зарядить электромобиль за несколько минут? Сообщения СМИ, аргументы в пользу и против прогноза:
26 августа 2018 – Создатель обанкротившейся Fisker Automotive Хенрик Фискер теперь намерен трансформировать отрасль – на этот раз за счет высокотехнологичных твердотельных аккумуляторов, производство которых пока еще никому не удавалось масштабировать.
Автомобильный дизайнер Хенрик Фискер обещает первым выпустить электроседан, оборудованный батареей такого типа. В интервью Verge он рассказал, что команда стартапа Fisker завершает разработку технологии, которая ляжет в основу электрического суперкара Emotion.
Согласно прогнозов, широкое распространение элементов с твердыми электролитами произойдет не раньше 2020-х годов. Японская компания Panasonic — основной поставщик батарей для Tesla — признала, что будет заниматься только литий-ионными батареями как минимум до 2025 года. Toyota пообещала наладить выпуск твердотельных аккумуляторов — но не раньше 2030.
Однако основатель Fisker утверждает, что его инженерам удалось проработать технологию уже сейчас. По словам Фискера, твердотельные аккумуляторы смогут выдерживать более тысячи циклов подзарядки, то есть вдвое больше Li-Ion батарей. Он также утверждает, что Fisker удалось время производства до 10 дней.
На выпуск литий-ионных аккумуляторов с момента поступления материала до выпуска готовой продукции обычно уходит 50-60 дней. https://m.hightech.plus/2018/08/17/emotion—pervii-sportkar-s-tverdotel…
13 августа 2018 – Команде, возглавляемой профессором Таро Хитосуги из Токийского института, удалось создать батареи из твердого электролита, которые обгоняют по характеристикам литий-ионные с жидким электролитом.
Достичь этого удалось благодаря использованию при изготовлении ультравысокого вакуума. Это позволило избавить границы материалов от примесей. Эти батареи можно зарядить наполовину всего за секунду — и столь же быстро разрядить.
А после сотни циклов зарядки/разрядки исследователи не отметили никаких признаков деградации. https://hightech.plus/2018/08/07/sozdannie-v-vakuume-tverdotelnie-akkumu…
13 августа 2018 – Большинство современных электронных устройств питаются от литий-ионных батарей с жидким электролитом. Многие эксперты считают, что этот вид батарей почти исчерпал свой потенциал, а более мощным процессорам нужна иная технология батарей.
Полностью твердотельные батареи — без жидкого электролита — потенциально более надежны, безопасны и производительны. Но все эти плюсы перевешивал существенный недостаток — слишком высокое сопротивление на границе электрода и электролита. Это делало невозможной быструю зарядку таких систем.
А это один из основных показателей как для повседневно используемой техники, так и для электромобилей. ;
27 июня 2018 – Основатель стартапа Earthdas Рафа Террадас при сотрудничестве с Каталонским институтом нанотехнологий смог увеличить скорость зарядки, и сделать это позволил пластичный электролит на основе графена.
Ученые сравнивали свои батареи с литий-ионовыми аналогами и заявляют, что те как правило в 12 раз медленнее набирают заряд. На данный момент у стартапа есть успешный прототип. По его образцу будет сделана первая партия из 3 тысяч батарей. Их отправят напрямую производителям автомобилей и электровелосипедов.
https://m.hightech.plus/2018/06/19/novaya-grafenovaya-batareya-zaryazhae…
31 марта 2018 – Исследователи из Мэрилендского университета разработали новую технологию создания наноматериалов. Методика позволяет собирать наноразмерные частицы, которые состоят из восьми различных элементов, ранее принципиально не смешивающихся друг с другом.
Синтез наносплавов с высокой энтропией значительно расширяет возможности получения полезных материалов. Помимо получения эффективных катализаторов, использование подобных материалов очень перспективно для разработки новых видов накопителей энергии. https://naked-science.
ru/article/sci/razrabotany-nanochasticy-iz-vosmi
04 марта 2018 – Профессор Чынг Ку Канг (Jeung Ku Kang) и его коллеги из Высшей школы энергетики KAIST создали на основе графена прототип аккумулятора, для полного «насыщения» которому требуется всего 20–30 секунд, даже при использовании маломощных систем зарядки, таких как USB-переходники или гибкие фотоэлементы.
Таким образом, иновационное устройство не только выдерживает высокое напряжение, но и имеет длинный жизненный цикл, а значит, дольше прослужит своему владельцу. По словам изобретателей, “высокая емкость и повышенная стабильность отличают его от аналогов, поэтому мы уверены, что вскоре начнем производить подобные батареи в промышленных масштабах“. https://naked-science.
ru/article/hi-tech/izobreten-nakopitel-energii
19 февраля 2018 – Английские физики продумали целый спектр методов, которые позволят осуществлять прямой и высокоточный мониторинг состояния батарей различных форматов и назначения. Мониторинг поможет избежать «перезарядки» и перегрева батареи, т.к.
при этом в структуре лития начинают формироваться металлические кристаллы-дендриты, что может вызывать короткое замыкание и последующее возгорание. Суть одного из методов заключается в использовании миниатюрных электродов и волоконных брэгговских решеток.
Они помещаются в аккумулятор через специально сделанные отверстия в защитном слое, покрытом фторированным этилен-пропиленом, и могут контактировать со всеми частями батареи, а также выдерживать электрическое, химическое и механическое воздействие.
Протестировав новую технологию, ученые пришли к неожиданному выводу: существующие сегодня на рынке литий-ионные аккумуляторы могут заряжаться в разы быстрее, чем установлено по умолчанию.
Они уверены, что это открытие может стать прорывом в энергетической области, но для начала предлагают воспользоваться им водителям электромобилей. Правда, ускоренная зарядка может сократить срок службы накопителей энергии. https://naked-science.ru/article/hi-tech/uchenye-dokazali-chto-litiy-ionnye
09 января 2017 – Группа специалистов из Чжэцзянского университета (Китай) предложила новую конструкцию катода, увеличивающую емкость и срок службы алюминий-ионного аккумулятора, более дешевой и безопасной альтернативы литий-ионной батареи.
Новый аккумулятор выдерживает 250 000 циклов заряда/разряда и температуру до +120° C.
Правда, команда изобретателей подтверждает, что их разработка еще далека от практического применения, и признают, что она уступает литий-ионной батарее в электрической емкости, сообщает Next Big Future.
15 ноября 2017 – Компания Fisker создала аккумуляторы для электромобилей, способные полностью заряжаться за минуту. Новые твердотелые аккумуляторы обладают в 25 раз большей площадью поверхности, чем уже существующие элементы.
При этом ёмкость новых батарей в 2,5 раза больше, чем у традиционных литий-ионных элементов. Ожидается, что новый аккумулятор будет иметь запас энергии на 800 км пробега. Fisker представит свои аккумуляторы на выставке CES-2018 в Лас-Вегасе, в производство новые батареи должны пойти к 2020 году.
Цена инновационных аккумуляторов будет примерно на треть выше, чем у литий-ионных.
06 ноября 2017 – Компания Enevate, разрабатывающая литий-ионные батареи, заявила о создании технологии HD-Energy. Она позволит заряжать аккумуляторы электромобилей всего за пять минут, пишет VentureBeat.
Технология позволяет за 5 минут зарядить батарею до такой степени, что ей хватит энергии на преодоление 390 км. Есть и 60-секундный режим — после него батареи хватит на 80 км.
Для большинства пользователей электромобилей 80 км в день вполне достаточно, так что, если с технологией действительно все так хорошо, как рассказывают в компании, то она избавляет от одного из самых больших страхов перед EV — долгой зарядкой.
В компании говорят, что это лучшая на сегодняшний день технология быстрой зарядки. Она отвечает требованиям рынка и сейчас проходят последние этапы сертификации.
25 июля 2017 – Японский автоконцерн Toyota работает над созданием электромобилей с батареей нового типа, которая позволяет увеличить дальность поездок и заряжается за более короткий период времени, начало продаж ожидается в 2022 году, пишет агентство Рейтер со ссылкой на издание Chunichi Shimbun.
Новый электрокар Toyota будет создан на базе принципиально новой платформы, в автомобилях будет использована батарея, способная заряжаться за несколько минут, ссылается издание на неназванные источники.
Уточняется, что сейчас электромобили, в которых установлены литий-ионные батареи, требуют 20-30 минут зарядки, при этом энергии хватает на 300-400 километров пути.
17 мая 2017 – Компания StoreDot разработала технологию, которая позволяет полностью зарядить аккумулятор электрического автомобиля всего за несколько минут.
Такую скорость обеспечивают патентованные компанией разработки, существенно отличающиеся от имеющихся в продаже предложений.
Сегодня компания занимается поиском инвесторов и партнеров, которые могли бы помочь им в серийном производстве аккумуляторов.
Результат поиска по запросу “Электромобил…”, “Аккумулятор”
О проекте “Википедии будущего”
Инженеры совершили прорыв в создании литий-металлических батарей без риска возгорания
Американским инженерам удалось получить литий-металлические батареи, которые по плотности энергии в два раза превосходят литий-ионные аналоги и обладают такой же скоростью подзарядки. Обычно аккумуляторы такого типа быстро выходили из строя и даже загорались, но ученым удалось свести риски к минимуму.
Команда инженеров из Мичиганского университета представила новый метод создания литий-металлических батарей с повышенной плотностью энергии и скоростью заряда, который продлит запас хода электромобилей и увеличит продолжительность работы гаджетов.
Для этого они собрали батарею на основе твердого керамического электролита.
Керамический слой стабилизирует поверхность и защищает электролит от формирования дендритов — металлических образований на поверхности электродов, которые возникают в процессе эксплуатации и часто приводят к короткому замыканию и возгоранию. В результате высокая плотность и высокая проводимость сохраняются, а вероятность воспламенения сводится к нулю.
Авторы работы, опубликованной в Journal of Power Sources, поясняют, что литий-металлические аккумуляторы существуют на рынке давно и особой популярностью они пользовались в 1980-е годы.
Тогда батареи с жидкими электролитами считались последним словом техники и ими оборудовали первые модели мобильных телефонов. Однако в элементах такого типа быстро нарастали дендриты, и устройства загорались и выходили из строя.
Постепенно литий-металлические модели вышли из употребления.
Однако по плотности энергии они в два раза превышают современные литий-ионные аналоги. Для сравнения — у литий-металлических элементов показатель составляет 1200 Ватт*часов на литр, а у литий-ионных — всего 600 Ватт*часов на литр. Параметры емкости тоже существенно отличаются — у батарей первого типа с твердым электролитом емкость доходит до 3800 мА·ч/грамм, а у второго — до 350 мА·ч/грамм.
Но литий-металлические аккумуляторы уступали литий-ионным по одному существенному параметру — скорости подзарядки. Новая методика уравняла эти показатели.
Поиск эффективной замены литий-ионным батареям ведется по всему миру, и инвесторы щедро вкладываются в такие проекты.
По данным Bloomberg, в первом полугодии 2018 года инвестиции в стартапы, разрабатывающие новые типы аккумуляторов, выросли до $1,5 млрд — в два раза по сравнению с 2017 годом.
Однако пока большинство производителей не продвигается дальше создания прототипов, и есть риск, что технологии устареют еще до выхода на рынок.
Какова вероятность, что ваш смартфон взорвется у вас в кармане
На этой неделе всех взволновала неожиданная новость: с 1 апреля 2016 года Международная организация гражданской авиации (ИКАО) запрещает провозить в пассажирских самолетах литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы, опасаясь их возможного воспламенения.
Пользователи тут же начали обсуждать, как же можно не брать с собой смартфоны и ноутбуки (эти устройства традиционно “живут” на литий-ионных батареях). Но паника была преждевременной — запрет касался лишь транспортировки большого количества таких аккумуляторов в грузовых отсеках пассажирских самолетов.
Однако автор Innogest задумался, что все же заставляет литий-ионные батареи загораться, и велика ли вероятность того, что ваш смартфон однажды ни с того ни с сего взорвется у вас в кармане?
Где пожар?
Если вас уже успели напугать все эти истории о воспламеняющихся телефонах, то мы вас сразу успокоим: вероятность того, что батарея в смартфоне сама по себе загорится или взорвется, ничтожна.
Но все же она не нулевая — такие случаи бывали, о чем писали СМИ, а производителям электроники даже приходилось отзывать огромные партии своих товаров.
Так, в 2006 году из-за нескольких инцидентов с экстремальным перегревом батарей многие крупные компании (Apple, HP, Toshiba, Lenovo, Dell) были вынуждены отзывать из магазинов свои ноутбуки. Только Apple тогда отозвала 1,8 млн устройств.
Вести о взрывах ноутбуков или смартфонов, к сожалению, тоже приходят. Но многие такие случаи объединяет одно: взорвавшийся девайс оказывался дешевым устройством, купленным без какой-либо гарантии. По мнению экспертов, именно низкое качество изготовления батареи является главным фактором, влияющим на ее пожароопасность.
К примеру, с проблемой перегрева батарей регулярно сталкиваются пользователи электронных сигарет или, как еще называют эти девайсы, “вейпов”.
Для работы вейпы обычно используют внешние аккумуляторы с довольно большой энергоемкостью, среди которых немало дешевых экземпляров сомнительного происхождения. Причем страна-производитель не играет особой роли, а вот на бренд и цену стоит обратить внимание.
Во-первых, известные компании контролируют качество поставляемой продукции. А во-вторых, покупая совсем дешевое устройство, стоит задуматься, что за эти деньги может быть “упаковано” внутрь.
На пожароопасность, помимо низкого качества батарей, влияет и еще один фактор — частое физическое воздействие. Литий-ионный аккумулятор представляет собой устройство, в котором спрятаны химические элементы, и любое нарушение структуры может привести к неправильной работе, перегреву и, как следствие, возгоранию.
Счастливых обладателей автомобилей Tesla эта проблема также не обошла стороной. Электрокары тоже ездят благодаря литий-ионным батареям, которые ничем не отличаются от тех, что стоят в вашем ноутбуке. Вся разница лишь в количестве.
Если в переносном компьютере обычно установлено до 6 литий-ионных элементов, то в Tesla Model S их более 7 000.
И хотя каждый из элементов изолирован от своих соседей — как раз чтобы избежать цепной реакции при возгорании одного из них — это может не спасти водителя от взрыва при аварии.
Используются литий-ионные батареи и в более крупном транспорте. К примеру, именно они установлены в самолете Boeing 787 Dreamliner — последней разработке знаменитого производителя пассажирских самолетов.
И именно они стали причиной приостановки полетов этого самолета в 2013 году, когда одна из батарей японского лайнера загорелась, пока тот стоял в аэропорту.
Позже конструкторы решили проблему и подобные инциденты больше не повторялись, но, как говорится, осадок все равно остался.
Почему Li-ionаккумуляторы воспламеняются
Если предельно упростить устройство литий-ионной или любой другой батареи, то в ней можно выделить четыре основных составляющих:
- анод — отрицательный электрод аккумулятора.
- катод — положительный электрод аккумулятора.
- электролит — жидкость, через которую положительно заряженные ионы текут от анода к катоду (при разрядке — в обратном направлении), накапливая заряд аккумулятора.
- сепаратор — пластина, разделяющая анод и катод и предотвращающая контакт между электродами, который вызывает короткое замыкание батареи, являющееся причиной перегрева и возгорания аккумуляторов.
При коротком замыкании возникает тепловой разгон аккумулятора. Суть этого процесса заключается в положительной обратной связи — нагрев ячейки аккумулятора заставляет ее разрушаться быстрее, что еще больше повышает температуру батареи, и так по нарастающей.
Но несмотря на потенциальную пожароопасность, реальные случаи возгорания литий-ионных батарей статистически все же очень редки — единицы на миллиарды нормально функционирующих аккумуляторов. Ответственные производители следят за надежностью своих батарей, а правильная эксплуатация исключает риск перегрева качественно сделанного аккумулятора.
Литий-ионные аккумуляторы ни в коем случае нельзя перезаряжать, то есть заряжать их слишком долго. Обычно в устройствах за этим следит электроника, отключая зарядку в нужный момент. Но если вы решите зарядить аккумулятор напрямую, в обход электроники, и переусердствуете, то это моментально его уничтожит с самыми плачевными последствиями.
ВИДЕО: Что будет, если перезарядить литий-ионный аккумулятор
Исправность зарядного устройства — важный фактор. То же касается и целостности самого аккумулятора. Нельзя пользоваться поврежденными аккумуляторами.
Если смартфон пережил суровое падение, но чудесным образом выжил, обязательно проверьте батарейку, а еще лучше — просто замените на новую. Причем делайте это в лицензированном сервисном центре.
Заплатить за услугу придется больше, но вы избежите риска обзавестись аккумулятором сомнительного качества.
Вывести из строя батарею и заставить ее неправильно работать может и чрезмерная температура окружающей устройство среды. При этом, выяснили ученые, батареи низкого качества взрываются уже при температуре в 250ºC, в то время как качественные и надежные аккумуляторы сдаются на 1000ºC (при такой температуре, к примеру, горят сухие дрова).
Чем заменить литий-ионные батареи
Можно ли исключить вероятность перегрева литий-ионной батареи и защитить ее от возгорания или взрыва? Теоретически можно. Для этого нужна технология, прерывающая работу батареи при достижении критической температуры.
Это может не спасти литий-ионный аккумулятор от возгорания при физическом воздействии, но убережет его от короткого замыкания при неправильной эксплуатации.
Об одной из подобных технологий, которая может занять свое место в производстве батарей уже в ближайшем будущем, мы писали ранее.
Может, стоит вообще отказаться от литий-ионных аккумуляторов? Что ж, стоит признать, что литий-ионные аккумуляторы отстали в развитии от других компонентов современных гаджетов и не соответствуют запросам современности. Удивительно, но за прошедшие 15-20 лет они практически не изменились.
К примеру, батарея последнего iPhone всего в два раза более энергоемкая, чем у “кирпича” Nokia начала “нулевых”, а его потребность в энергии в разы больше. Вот почему он “умирает” уже к вечеру, и ему на помощь приходят внешние аккумуляторы, которые сегодня пользуются устойчивым спросом.
Однако заменить литий-ионные батареи пока нечем.
Существует немало перспективных технологий аккумуляторов следующего поколения, корпорации и бизнесмены вкладывают в их разработку миллиарды долларов, но факт в том, что ни одна из них пока даже близко не подобралась к внедрению в массовое производство.
Пока все они находятся на уровне концепта или разработки. О наиболее интересных вариантах батарей, которые могут прийти на смену литий-ионным аккумуляторам в будущем, Innogest рассказывал в своих публикациях.
Би-углеродный аккумулятор
В 1955 году, химический источник тока, изобретен советским инженером Пресняковым А.Г.
Принцип действия газового аккумулятора был основан на обратимых окислительно-восстановительных реакциях. В процессе зарядки на электродах выделяются газы, поглощаемые адсорбентом (например, активированным углем). При появлении тока нагрузки происходит их соединение с образованием электрического тока.
Простейший аккумулятор, по разработками Преснякова, состоит из герметичной ёмкости с раствором электролита, в который погружены электроды, и его зарядка происходит посредством электролиза растворов солей. Конструктивно электрод состоит из собственно угольного электрода, ионно-проницаемой мембраны и адсорбента[2].
Удельная энергоёмкость современных газовых аккумуляторов достигает 100 Вт·ч/кг.
И вот, через 60 лет, благодаря глобальным развитиям в области нанотехнологий, Японским ученым удалось приблизиться к серийному производству таковых элементов.
Ниже по тексту хочу привести статью, которая пояснит принцип работы устройств, созданных Японскими учеными…..
“…..В настоящее время наиболее популярные аккумуляторы для мобильных и не только устройств остаются Li-ion и LI-pol.
При всех своих преимуществах, которые они имеют у них также много недостатков, таких как, уменьшение емкости с течением времени (старение), проявление так называемого ” эффекта памяти”, если не используется должным образом, риск возгорания в нарушение производственного процесса или условий использования.
Приличная цена, которая особенно чувствуется, когда вы хотите емкий аккумулятор для электрических автомобилей.
И хотя многие исследователи пытались, питаются и улучшают эти батареи, назрела необходимость создания принципиально новых технологий. В интернете быстро распространить информация о молодой компании Power Japan Plus, которая развивает батареи нового типа.
Батареи, предложенные японскими изобретателями, будут более емкие, безопасные и дешевые, чем традиционные литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Кроме того, процесс зарядки тоже будет существенно меньше.
Компания, в которой был всего один год, использует углеродный материала анода и катода и надеется начать производство новых продуктов в этом году. Утверждается, что первая партия порядка 500-5000 батареи будет выпущен на пилотной линии на Окинаве, этим летом.
Использование углерода, как для анода и катода делает новую батарею более безопасной, поскольку это позволяет избавиться от легко воспламеняющихся оксида лития. Особенно таких взрывов и возгораний боятся производители электромобилей.
Полностью углеродные батареи деградирует гораздо медленнее, чем Li-ion, утверждают разработчики. Если традиционный аккумулятор имеет ограниченный срок службы чуть больше двух лет, в течение которых он проходит около 500 циклов зарядки / разрядки, изобретения Power Japan Plus поддерживает до трех тысяч таких циклов.
Благодаря особенности химических реакций в батареи, Длительность заряда может быть уменьшен в 20 раз. Отказ от оксида лития приводит к уменьшению габаритов батареи. С точки зрения экологии, полностью углеродная батарея, предпочтительней чем литий-ионная и гораздо проще в утилизации.
На самом деле идея полностью углеродной батареи не является новой и разрабатывается в Японии с 70-х годов прошлого века. Около 6-7 лет назад ученые университета Куйсю (Kyushu University) начали работу по нанотехнологиям и улучшению углеродного материала, что позволило увеличить производственную мощность этих батарей.
Power Japan Plus, по сути, занимается коммерциализацией достижений вышеупомянутого университета и продолжает работу по дальнейшему совершенствованию свойств углеродного материала.
Интересно, что развитие катода доверил уважаемым экспертом в данной области, Канаме Такее (Kaname Takeya), который является создателем катодов для Toyota Prius и Tesla Model s.”
Есть вещи пострашнее цунами. Пожары на АЭС в Японии
world_japanЯпония – страна маленькая. И нефти там мало… Поэтому доля атомной энергетики очень велика.В Японии работают 55 ядерных реакторов АЭС, которые вырабатывают около 30% электричества в стране.
К 2040 году планируется довести долю атомных электростанций в общем объеме источников электроэнергии до 40%.Список новостей на эту тему:
МОСКВА, 11 мар – РИА Новости.
Министр экономики и промышленности Японии Банри Каиэда не исключает возможности небольшой утечки радиации на аварийной АЭС в пострадавшей от землетрясения префектуре Фукусима, сообщает в пятницу агентство Киодо.
На АЭС в Фукусиме из-за произошедшего в пятницу мощного землетрясения была прервана подача электричества, необходимого для охлаждения реактора. На станции объявлена чрезвычайная ситуация.
Генеральный секретарь правительства Японии Юкио Эдано заявил, что утечки радиации нет, однако “нужно быть готовым к самому плохому развитию ситуации”.
Объявлено об эвакуации населения, проживающего в радиусе от 3 до 10 километров от АЭС.
Позже Токийская энергетическая компания (Tokyo Electric Power Company, TEPCO) сообщила о повышении уровня радиации внутри здания атомной электростанции. По информации TEPCO, повышение уровня радиации наблюдается в турбинном отделении первого реактора АЭС.
Одно из сильнейших землетрясений за последние годы произошло у побережья префектуры Мияги в 373 километрах северо-восточнее Токио. Магнитуда составила 8,9. Очаг залегал на глубине 24 километров.
Вскоре в том же районе произошло еще несколько мощных подземных толчков магнитудой свыше 6,0, эпицентр одного из них находился всего в 67 километрах от Токио.
Магнитуда самого сильного афтершока составила 7,1.
По состоянию на 01.00 субботы по местному времени (19.00 мск пятницы), полиция Японии подтверждает гибель 133 человек, около 530 числятся пропавшими без вести, 722 человека получили ранения различной степени тяжести. Ранее сообщалось также, что на побережье города Сендай обнаружены до 300 тел погибших.
http://www.rian.ru/jpquake_news/20110311/345380947.htmlТам есть ссылка на повышение уровня радиации. Сообщение же такое:МОСКВА, 11 мар – РИА Новости. Токийская энергетическая компания (Tokyo Electric Power Company (TEPCO) заявила о повышении уровня радиации внутри здания атомной электростанции в японской префектуре Фукусима, сообщило в пятницу агентство Киодо.По информации TEPCO, повышение уровня радиации наблюдается в турбинном отделении первого реактора АЭС.Компания прилагает все усилия для выяснения ситуации на АЭС.
http://rian.ru/jpquake_effect/20110311/345096251.html
Сразу после землетрясения стала поступать информация об аварийных остановках на ряде японских АЭС. В частности, на АЭС Онагава в префектуре Мияги сработала аварийная система защиты, которая остановила работу одного из энергоблоков.
Вскоре после происшествия премьер-министр Японии Наото Кан заявил о том, что утечки радиации на атомных электростанциях в Японии в результате землетрясения не произошло. Позднее СМИ сообщили о том, что в турбинном зале данной АЭС произошло возгорание.
По предварительной информации, инцидент не привел к утечке радиации. В тушении пожара участвовали военнослужащие Сил самообороны Японии.Ну, и еще одно, если по ссылкам пройтись:МОСКВА, 11 мар – РИА Новости.
Аварийная остановка двух энергоблоков произошла в пятницу после сильного землетрясения на АЭС в японской префектуре Фукусима, сообщает со ссылкой на министерство промышленности страны агентство Синьхуа.По информации агентства, сработала аварийная система защиты первого и второго реакторов.
Японская телекомпания NHK уточняет, что в настоящее время производится охлаждение реакторных зон обоих энергоблоков с помощью резервных источников, работающих на дизельном топливе. Об опасности утечки радиации не сообщается.
http://www.rian.ru/incidents/20110311/344854372.html
В Японии горит АЭС «Онагава». Тревога была объявлена еще на одной атомной электростанции.
Материалы по темеНа Гавайские острова обрушилось цунами, вызванное землетрясением в ЯпонииБолее ста украинцев находятся в районе землетрясения в ЯпонииВ Токио горят небоскребы, аэропорт и метро не работают: свидетельства очевидцев (ФОТО)Столица в огне: под Токио взорвался нефтеперерабатывающий завод (ФОТО)На японской АЭС «Онагава» в префектуре Мияги, которая наиболее серьезно пострадала от землетрясения в пятницу, возник пожар.По сообщению местных властей, в тушении огня участвует пожарное подразделение сил самообороны. Пожар возник в турбинном зале.Ранее в пятницу чрезвычайная ситуация и тревога была объявлена также на АЭС «Фукусима». Как сообщило министерство экономики, торговли и промышленности, прекратилась подача электроэнергии на один из реакторов станции.Премьер-министр Японии Наото Кан в телеобращении к согражданам призвал население страны к спокойствию. Утечки радиации на атомных электростанциях в Японии в результате землетрясения не произошло, заявил Кан. По словам премьера, несмотря на аварийную автоматическую остановку одного из блоков АЭС в префектуре Мияги, специалисты следов утечки радиации не обнаружили.Напомним, после землетрясения в пригороде Токио взорвался нефтеперерабатываюший завод.
В результате землетрясения, которое произошло в Японии, рухнул шпиль токийской телебашни, сообщает ИТАР-ТАСС. В Токио также зафиксированы сильные пожары на промышленных объектах и жилых домах. Кроме того, возникли возгорания на японских АЭС.На японской АЭС “Онагава” в префектуре Мияги, которая наиболее серьезно пострадала от землетрясения в пятницу, возник пожар.
Пожар возник в турбинном зале. В тушении огня участвуют пожарное подразделение сил самообороны.Ранее чрезвычайная ситуация и тревога была объявлена также на АЭС “Фукусима”. Как сообщило министерство экономики, торговли и промышленности, прекратилась подача электроэнергии на один из реакторов станции.
.
lv/news/daily/abroad/yaponiya-pozhary-na-aes-i-padenie-shpilya-telebashni.d?id=37310549
Еще ссылка (инфа принципиально не отличается):
http://rus.ruvr.ru/2011/03/11/47245375.html
А вот статья 2009 года о станции в Токио:В связи с недавно произошедшим пожаром японское правительство выразило своё недовольство управляющей компании АЭС «Касивадзаки-Карива», крупнейшей АЭС в мире, до сих пор закрытой из-за произошедшего два года назад землетрясения.
Предполагалось, что «Касивадзаки-Карива» возобновит свою работу уже в этом месяце, но девять пожаров, последний из которых произошёл в минувшую субботу, вызвали опасения по поводу безопасности станции.
Министр экономики, торговли и промышленности Тосихиро Никай (Toshihiro Nikai) сообщил журналистам, что последний инцидент был «очень прискорбен после того, как в феврале мы сочли, что для возобновления операций нет никаких проблем с обеспечением безопасности». Он попросил «все заинтересованные стороны серьёзно задуматься» об инциденте.
«Другие страны обратили внимание, сможем ли мы перезапустить крупнейшую в нашей стране АЭС», – заявил он.В целом центральное правительство дало зелёный свет на перезапуск АЭС, которая была закрыта после сильного землетрясения в 2007 г., приведшего к утечке радиоактивной воды.
Местные жители высказали опасения по поводу безопасности АЭС после череды пожаров, произошедших здесь, а также вопросов, поднятых некоторыми геологами, полагающими, что местные условия могут спровоцировать в будущем более сильные землетрясения.
Компания «Tokyo Electric Power» (TEPCO), оператор АЭС, в субботу сообщила об очередном произошедшем пожаре, уже девятом по счёту с момента приостановления работы станции. Исполнительный вице-президент TEPCO Итиро Такэкуро (Ichiro Takekuro) во вторник посетил офис префектурального правительства в Токио, где «извинился за причинение беспокойства жителям», – сообщил пресс-секретарь Такаюки Акиба (Takayuki Akiba).«Мы предпримем всё возможное, чтобы воспрепятствовать возникновению несчастных случаев в будущем и получить согласие жителей на возобновление операций», – сказал он.
http://news.leit.ru/archives/3849
Это к вопросу о том, что не все так благостно, как должно бы было быть.
Пока все.
«Интеллектуальный» литий-ионный аккумулятор предупредит о возгорании
Исследователи из Стэнфордского университета разработали «умный» литий-ионный аккумулятор, который предупредит пользователя о перегреве и, скорее всего, возгорание.
Были многочисленные случаи возгорания литий-ионных батарей во всем: от мобильных телефонов и ноутбуков до автомобилей и самолетов.
Хотя шансы, что это произойдет, низкие, тот факт, что сотни миллионов литий-ионных батарей производятся и продаются каждый год, означает, что риск все еще очень реален.
Литий-ионные батареи состоят из углеродного анода и металлического литий-оксидного катода, разделенных ультратонким полимером. Этот разделитель пористый, что позволяет ионам лития перемещаться между электродами, которые содержатся в горючем растворе электролита, через которые текут ионы лития.
Но если частицы металла или пыли найдут свой путь в разделителе на стадии изготовления, или если батарея зарядилась слишком быстро, когда была слишком холодной, ионы лития могут накапливаться на анодных волокнах, известных как дендриты. Если эти дендриты проникают в разделитель и вступают в контакт с катодом, в батарее может произойти короткое замыкание, возгорание горючего раствора электролита.
Пока другие исследовательские группы изучают негорючие электролиты, исследователи из Стэнфордского университета работают над разработкой системы раннего предупреждения, которое может использоваться в обычных литий-ионных батареях. Они сделали это путем нанесения нанослоя меди на одну сторону разделителя, который создает третий электрод между анодом и катодом.
Медный слой действует как сенсор, который позволяет измерить разность напряжений между анодом и разделителем. Когда дендриты растут достаточно долго, чтобы достичь медного покрытия, напряжение падает до нуля. Это предупреждение, что батарея должна быть изъята из-за того, что дендриты достигают катода и могут стать причиной короткого замыкания.
Исследователи говорят, что, когда разделитель с покрытием обнаруживает, что напряжение упало до нуля, сообщение об этом может быть отображено на устройстве с предупреждением, что батарея нуждается в замене.
Слой медного покрытия на полимерном разделителе составляет всего 50 нанометров, примерно в 500 раз тоньше, чем сам разделитель.
Покрытие разделителя довольно гибкое и пористое, как и обычный полимер, поэтому имеет незначительное влияние на поток ионов лития между катодом и анодом.
Добавление этого тонкого слоя не изменяет срок службы аккумулятора, но может иметь огромную разницу со стороны безопасности.
В дополнение к литий-ионным батареям, эта технология будет работать в любой батарее, в том числе цинковых, алюминиевых и других металлических аккумуляторах.
Водород против электричества. Как японцы стали врагами Илона Маска
Воскресенье, 7 Мая 2017, 12:00
Правительство Японии намерено перевести весь автотранспорт на водород. Когда эта волна дойдет до Европы, она будет способна породить политическое цунами
Уже через три года, к 2020 г., на дорогах Японии будет около 40 тыс. легковых автомобилей и автобусов на водородных топливных батареях. К 2025 г. число зарегистрированных в стране машин, работающих на водороде, предполагается довести до 200 тыс., а к 2030 г. — до 800 тыс.
“Наша цель — первыми в мире построить общество, основанное на использовании водорода”, — отметил премьер-министр Японии Синдзо Абэ на совещании по проблемам новой энергетики в Токио.
Абэ уверен, что постепенный переход на экологически чистые топливные батареи на основе водорода позволит со временем полностью отказаться от использования нефти и природного газа в качестве топлива.
Стратегия перехода на водородный транспорт должна быть разработана до конца этого года. Поставлена цель более чем втрое снизить цены на автомобили, работающие на водороде, — примерно до $18 тыс. Кроме того, планируется к 2025 г. построить сеть из 320 водородных заправочных станций, в основном в крупных городах.
Японское правительство обещает, что предстоящую летнюю Олимпиаду-2020 в Токио будут обслуживать автомобили только на водороде.
Муниципальное правительство Токио тоже объявило о крупных планах развития водородной энергетики перед Олимпиадой. Оно планирует к 2020 г. построить в столичном регионе 35 водородных заправок.
Это позволит добраться до ближайшей заправки в течение 15 мин. от большинства мест в Токио.
Всемирный водородный заговор
В деле внедрения водородного транспорта Япония не будет белой вороной. В январе об инвестировании 10 млрд евро в развитие и продвижение водородной энергетики договорились 13 компаний-гигантов.
В их числе всемирно известные представители автомобилестроительной отрасли Toyota Motor, BMW, Daimler, Honda Motor и Hyundai Motor, нефтяные и газовые компании Royal Dutch Shell, Total, Air Liquide и Linde, горнодобывающая Anglo American, электрическая Engie, железнодорожная компания Alstom и производитель мотоциклов и тяжелой техники Kawasaki Heavy Industries.
Чтобы эффективно агитировать другие компании последовать их примеру, создан специальный совет Hydrogen Council.
Нефтяные и газовые компании, которые решат присоединиться к продвижению водорода, консорциум собирается щедро поощрять деньгами.
Представители новой организации будут работать и с правительствами стран, убеждая их в необходимости развития новой инфраструктуры и внесения изменений в законодательство.
Через две недели после этого заявления стало известно о его первых плодах. General Motors и Honda решили совместно производить водородные топливные элементы. Каждая компания инвестирует по $85 млн в строительство и оборудование фабрики в Мичигане, которая начнет работу в 2020 г.
Японская компания имеет большие планы на американский рынок. Полгода назад Honda заявила, что готовящийся к выпуску седан Clarity, работающий на водороде, будет обладать запасом хода в 590 км.
Агентством по охране окружающей среды США этот показатель признан лучшим среди всех других автомобилей, не использующих двигатель внутреннего сгорания, включая и электрические автомобили.
На новой модели условный расход топлива, эквивалентный работе двигателя внутреннего сгорания, составляет 0,9 л на 100 км.
Понятно, что Honda Clarity Fuel Cell будет продаваться лишь там, где для заправки автомобиля есть необходимая инфраструктура. Поэтому компания прилагает все усилия, чтобы расширить сеть водородных станций, и обещает добиться, чтобы владение водородным автомобилем стало таким же удобным, как и владение автомобилем с бензиновым мотором.
“Мало того что Clarity вмещает пять пассажиров и заправляется в течение трех-пяти минут, эта модель имеет запас хода на уровне автомобилей с бензиновым двигателем”, — подчеркивает вице-президент по развитию экологического бизнеса Honda Стив Центер. По его словам, благодаря возможности дальней поездки, растущей сети водородных станций и быстрому времени заправки Clarity перестанет быть машиной из области научной фантастики.
Стоимость автомобиля в США составит от $60 тысяч. Первое время компания намерена сдавать автомобили в аренду с месячной платой менее $500. Возможно, запуск фабрики по производству топливных элементов в Мичигане позволит снизить себестоимость, а следовательно, и цену машины.
Конкуренция заправок
Легковыми авто на водороде занимается много компаний. Уже появились и модели водородных грузовиков. В конце прошлого года американский стартап Nikola Motor, базирующийся в штате Юта, представил седельный тягач Nikola One, работающий на водородном топливе.
Новинка относится к классу тягачей, предназначенных для перевозки больших грузов, и обещает запас хода 1300–1900 км между заправками. Это очень много не только по украинским меркам (территория Украины вытянута с запада на восток на 1316 км), но и по американским.
Помимо Nikola One был представлен Nikola Two — более компактный и маневренный грузовик, обладающий тем же запасом хода. Компания пока не решила, где именно будет собирать свои грузовики, цена на них тоже пока не сообщается. Однако на сайте Nikola Motor уже можно оформить предзаказ.
Компания планирует наладить массовый выпуск своих тягачей в 2020 г. А до того обещает построить на территории США и Канады множество заправочных водородных станций. Без них будет совершенно неважно, насколько эффективны грузовики Nikola.
Чтобы завлечь покупателей, компания объявила, что обеспечит им бесплатное водородное топливо на расстояние до 1,6 млн км. То есть на тысячу поездок по 1600 км. Также Nikola Motor обещает, что навигационная система ее грузовиков будет выбирать наиболее оптимальные маршруты между точками назначений. Техобслуживанием авто будет заниматься Ryder System, имеющая более 800 СТО в США и Канаде.
Для производства водорода Nikola Motor намерена построить солнечные фермы, где с помощью солнечной энергии вода будет разлагаться на водород и кислород. Таким образом, это будет абсолютно чистый вид транспорта с точки зрения экологии.
Водород будет храниться на станциях Nikola в жидком виде, а затем подаваться в транспортные средства в виде сжатого или жидкого водорода.
“Вертикальная интеграция снизит рыночную неопределенность, позволит Nikola контролировать цены на топливо и удерживать их на низком уровне для клиентов Nikola”, — надеется компания.
Не исключено, что сети водородных заправок, созданные различными фирмами, будут отличаться друг от друга заправочными устройствами, так что автомобили и заправки разных фирм будут несовместимы технологически. Но и в этом случае цена на топливо будет важным фактором конкуренции между заправилами водородного мира.
За автомобилями — самолеты
В водородную гонку включились и авиастроители. Тут есть своя особенность: в отличие от большинства обычных самолетов, которые используют крылья для хранения топлива, водородные летательные аппараты обычно проектируются с размещением жидкого водородного топлива внутри фюзеляжа, чтобы минимизировать площадь поверхности и уменьшить испарение.
Первый запуск самолета с силовой установкой на водородных топливных элементах состоялся еще в апреле 2008 г. Провела его американская компания Boeing. В Европе пальму первенства держит словенская компания Pipistrel. В сентябре 2016 г.
она произвела в Германии в аэропорту Штутгарта успешный запуск самолета HY4. Компания подчеркивает, что это первый в мире четырехместный пассажирский самолет, оснащенный двигателем с водородным топливным элементом с нулевым уровнем выбросов.
HY4 совершил 15-минутный демонстрационный полет над общественностью и средствами массовой информации. На этот период аэропорт остановил прием-отправку всех прочих самолетов, дабы зрители могли удостовериться, что полет HY4 почти полностью бесшумен.
На испытании присутствовала представитель Словении в Еврокомиссии – еврокомиссар по вопросам транспорта Виолета Булк. “Я горжусь тем, что европейские исследователи и производители запускают этот самолет на водородном топливе.
Еврокомиссия решительно поддерживает такие инициативы, которые полностью соответствуют нашей новой стратегии мобильности с низким уровнем выбросов. ЕС продолжит поддерживать такие инициативы, чтобы продвигать инновации вперед”, – заявила еврокомиссар.
А в январе 2017 г. стало известно об успешном полете первой модели китайского самолета на водородных топливных элементах. Полет состоялся близ города Шэньян в северо-восточной провинции Ляонин.
В ходе испытаний двухместный самолет поднялся на высоту в 320 м.
Как отмечают инженеры, наблюдавшие за полетом, двигатель продемонстрировал стабильную бесперебойную работу при температуре окружающей среды ‑20°C.
Разработан самолет конструкторами Даляньского бюро химических исследований Академии наук Китая совместно со специалистами Ляонинского авиационного научно-исследовательского института. За основу конструкции был взят летательный аппарат RX1E с электродвигателем.
Изобретателям удалось внести в конструкцию изменения, которые позволили заменить электродвигатель аналогом на водородном топливе. Кроме того, самолет оснащен и несколькими аккумуляторами, которые заряжаются во время полета.
По утверждению Министерства науки и технологий КНР, производительность, безопасность и надежность воздушного судна, а также экологическая адаптивность системы топливных элементов отвечают техническим требованиям во время полета.
Война технологий
Любая инновация требует затрат на внедрение. Объявленные правительством Японии планы перевести весь автотранспорт в стране на водород означают, что немалую часть необходимых затрат (в частности, на создание сети заправок) возьмут на себя центральные и местные власти.
Это станет мощной поддержкой для японских компаний и облегчит им продвижение своих водородных авто не только на японском, но и на американском и европейском рынках. Наращивание производства позволит снижать цену, а значит, и увеличивать продажи — как авто, так и топлива.
В то же время это облегчит задачу международному консорциуму Hydrogen Council, лоббирующему развитие водородной энергетики на всей планете. Фактически автомобилестроительная отрасль в мировом масштабе втягивается в водородную гонку по принципу “кто промедлил, тот проиграл”.
Лоббистские возможности Hydrogen Council подкреплены экологическими аргументами.
Водородный топливный элемент вырабатывает электроэнергию благодаря реакции водорода с атмосферным кислородом, в результате которой в атмосферу выделяется лишь безвредный водяной пар.
Навсегда избавить городской воздух от смрадных выхлопных газов — это слишком удачный лозунг, чтобы от него отмахнулась какая-либо партия.
Но под тем же лозунгом выступает еще одна технология — электромобилей на аккумуляторах. И у нее тоже есть могучие защитники, например, Илон Маск со своей Tesla. Между приверженцами двух технологий идет настоящая информационная война, а теперь она еще более обострится.
Можно было бы долго приводить аргументы обеих сторон — и по экологической эффективности (при различных технологиях производства водорода и аккумуляторов), и по цене и удобству (с учетом затрат денег и времени на заправку или зарядку, а также сравнивая густоту сети заправочных и зарядных станций). Однако сейчас, похоже, дело движется к тому, что решающее значение будут иметь уже не все эти аргументы, а лоббистские возможности обеих сторон и политические соображения властей различных стран. Примером этого уже является Япония.
Вполне возможно, что через несколько лет политические партии во многих западных странах поделятся на водородные и аккумуляторные. У нас — тоже, но позже. Сначала нашему рынку предстоит долго и нудно переваривать бэушные бензиновые автомобили, от которых будут избавляться европейцы.
Переход на водород возможен также и на железнодорожном транспорте. Еще в 2006 г. японская компания JR East провела первые испытания грузового поезда на водороде. В 2015 г.
в Китае был представлен первый водородный трамвай, а в сентябре прошлого года в Берлине показали первый в мире пассажирский поезд на водородном топливе.
Разработку поезда Coradia iLint в течение двух лет вела французская компания Alstom.
Бак с водородом располагается на крыше поезда и обеспечивает работу топливного элемента, а тот, в свою очередь, производит электроэнергию. Полного бака должно хватить, чтобы проехать расстояние в 600-800 км. Можно надеяться, что водородным поездам, в отличие от водородных автомобилей, не придется столкнуться с проблемой нехватки заправочных станций.
Ожидается, что первый поезд начнет курсировать с декабря 2017 г. на одной из железнодорожных веток в Нижней Саксонии. В дальнейшем планируют внедрить инновационную разработку в свою систему железнодорожного транспорта власти земель Баден-Вюртемберг, Гессен и Северный Рейн-Вестфалия. Интерес к Coradia iLint также выразили в Нидерландах, Дании и Норвегии.
Стоимость водородного поезда не сообщается, но известно, что она выше, чем у обычных дизельных аналогов. Зато у Coradia iLint есть такое преимущество, как тихая работа двигателя. Даже при максимальной скорости в 140 км/ч шум производят только колеса и сопротивление воздуха при движении.
