본문 바로가기

스크랩

전화 시각화: 배터리 대 수소 연료 전지

전화

 

시각화: 배터리 대 수소 연료 전지

게시 2 일 전 

 칠월 13일 2022년

그래픽/디자인:

 
 
 
 

배터리 전기 대 수소 연료 전지

닛산 리프 (2010)와 테슬라 모델 S (2012)의 도입 이후, 배터리 구동 전기 자동차 (BEV)는 자동차 산업의 주요 초점이되었다.

이러한 구조적 변화는 놀라운 속도로 움직이고 있습니다 - 중국에서는 3 백만 BEV가 2021 년에 판매되어 전년도 1 백만 개에서 증가했습니다. 미국에서는 판매 가능한 모델 수가 다음과 같습니다. 2024년까지 두 배가 될 것으로 예상.

그러나 세계 기후 목표를 달성하기 위해 국제 에너지기구 (International Energy Agency)는 자동차 산업이 연간 30 배 더 많은 광물을 요구할 것이라고 주장합니다. 많은 사람들은 이것이 공급에 부담을 줄 수 있다고 우려합니다.

"이 데이터는 세계의 강화 된 기후 야망과 중요한 광물의 가용성 사이의 어렴풋한 불일치를 보여줍니다."
– 파티비롤, IEA

고맙게도 BEV가 운송을 탈탄소화하기위한 유일한 솔루션은 아닙니다. 이 인포그래픽에서는 FCEV(fuel cell electric Car)가 어떻게 작동하는지 설명합니다.

수소 연료 전지는 어떻게 작동합니까?

FCEV는 배출 가스를 배출하지 않는 전기 자동차의 한 유형입니다 (환경 생산 비용 제외). 가장 큰 차이점은 BEV에는 전기를 저장할 수있는 대형 배터리가 포함되어 있지만 FCEV는 수소 연료 전지를 사용하여 자체 전기를 생산한다는 것입니다.

주요 BEV 구성 요소주요 FCEV 구성 요소
배터리 배터리
온보드 충전기 수소 연료 탱크
전동기 연료 전지 스택
  전동기
  배출

주요 FCEV 구성 요소의 기능을 살펴 보겠습니다.

배터리

첫 번째는 리튬 이온 배터리전기 모터에 전력을 공급하기 위해 전기를 저장합니다. FCEV에서 배터리는 주 전원이 아니기 때문에 더 작습니다. 일반적인 맥락에서 모델 S 격자무늬에는 7,920 개의 리튬 이온 셀이 포함되어 있으며 Toyota Mirai FCEV에는 330 개가 포함되어 있습니다.

수소 연료 탱크

FCEV에는 가스 형태로 수소를 저장하는 연료 탱크가 있습니다. 액체 수소는 극저온 (-150 ° C 또는 -238 ° F)이 필요하기 때문에 사용할 수 없습니다. 산소와 함께 수소 가스는 수소 연료 전지의 두 가지 입력입니다.

연료 전지 스택 및 모터

연료 전지는 수소 가스를 사용하여 전기를 생성합니다. 이 과정을 평신도의 용어로 설명하기 위해 수소 가스는 세포를 통과하여 양성자 (H +)와 전자 (e-)로 나뉩니다.

양성자는 액체 또는 겔 물질 인 전해질을 통과합니다. 전자는 전해질을 통과 할 수 없으므로 대신 외부 경로를 취합니다. 이것은 모터에 전력을 공급하기 위해 전류를 생성합니다.

배출

연료 전지의 공정이 끝나면 전자와 양성자가 함께 만나 산소와 결합합니다. 이것은 물 (H2O)을 생성하는 화학 반응을 일으켜 배기 파이프에서 방출됩니다.

어떤 기술이 승리하고 있습니까?

As you can see from the table below, most automakers have shifted their focus towards BEVs. Notably missing from the BEV group is Toyota, the world’s largest automaker.

Hydrogen fuel cells have drawn criticism from notable figures in the industry, including Tesla CEO Elon Musk and Volkswagen CEO Herbert Diess.

Green hydrogen is needed for steel, chemical, aero,… and should not end up in cars. Far too expensive, inefficient, slow and difficult to rollout and transport.
– Herbert Diess, CEO, Volkswagen Group

Toyota and Hyundai are on the opposing side, as both companies continue to invest in fuel cell development. The difference between them, however, is that Hyundai (and sister brand Kia) has still released several BEVs.

This is a surprising blunder for Toyota, which pioneered hybrid vehicles like the Prius. It’s reasonable to think that after this success, BEVs would be a natural next step. As Wired reports, Toyota placed all of its chips on hydrogen development, ignoring the fact that most of the industry was moving a different way. Realizing its mistake, and needing to buy time, the company has resorted to lobbying against the adoption of EVs.

Confronted with a losing hand, Toyota is doing what most large corporations do when they find themselves playing the wrong game—it’s fighting to change the game.
– Wired

Toyota is expected to release its first BEV, the bZ4X crossover, for the 2023 model year—over a decade since Tesla launched the Model S.

Challenges to Fuel Cell Adoption

Several challenges are standing in the way of widespread FCEV adoption.

하나는 성능이지만 그 차이는 미미합니다. 최대 범위 측면에서 최고의 FCEV (Toyota Mirai)는 402 마일에 대해 EPA 등급을 받았으며 최고의 BEV (Lucid Air)는 505 마일을 받았습니다.

두 가지 더 큰 문제는 1) 수소의 효율 문제, 2) 매우 제한된 수의 주유소입니다. 미국 에너지부에 따르면 전국에 48 개의 수소 스테이션이 있습니다. 47개는 캘리포니아에 위치하고 1개는 하와이에 있습니다.

반대로 BEV는 전국적으로 49,210 개의 충전소를 보유하고 있으며 집에서도 충전 할 수 있습니다. 이 숫자는 바이든 행정부가 주정부가 충전 네트워크를 확장하기 위해 50 억 달러를 할당했기 때문에 증가 할 것입니다.

 

시각화: 배터리 대 수소 연료 전지 - 비주얼 캐피탈리스트의 요소 (visualcapitalist.com)

 

Visualized: Battery Vs. Hydrogen Fuel Cell

Understand the science behind hydrogen fuel cell vehicles, and how they differ from traditional EVs.

elements.visualcapitalist.com