آیا باتری‌های حالت‌جامد تهدیدی برای تکنولوژی هیدروژن سلول سوختی هستند؟
آیا باتری‌های حالت‌جامد تهدیدی برای تکنولوژی هیدروژن سلول سوختی هستند؟
بیش از یک قرن است که اکثر خودروها به پیشرانه‌های درون‌سوز متکی هستند اما همه‌چیز در حال تغییر است و خودروهای برقی و هیدروژن سلول سوختی کم‌کم سهم بالایی از بازار را به دست می‌آورند.
اگرچه پیشرانه‌های بنزینی و دیزلی در طول این سال‌ها بهبودهای قابل‌توجهی را به ویژه در زمینه مصرف سوخت داشته‌اند اما این تلاش‌ها برای کاهش آلایندگی زیست‌محیطی کافی نبوده است. خودروهای درون‌سوز همچنان سهم بالایی از آلایندگی کربنی دارند و این امر باعث تغییرات قابل‌توجه آب و هوایی می‌شود؛ اما وضعیت دنیای خودرو آهسته‌آهسته تغییر می‌کند زیرا خودروسازان به خاطر فشارهای دولتی و بین‌المللی در حال حرکت به سمت جایگزین‌های پاک‌تر هستند. در حال حاضر اصلی‌ترین گزینه جانشینی پیشرانه‌های درون‌سوز خودروهای برقی هستند که از باتری‌های لیتیوم یون استفاده می‌کنند.
اکثر افراد این دسته خودروها را آینده حمل‌ونقل می‌دانند هرچند نقاط ضعفی هم وجود دارد. یک جانشین دیگر نیز برای مدل‌های درون‌سوز وجود دارد که از قوای محرکه هیدروژن سلول سوختی استفاده می‌کند اما تولید این دسته از خودروها به دلیل مشکلات توسعه‌ای محدود مانده است؛ اما معرفی باتری‌های حالت‌جامد باعث می‌شود خودروهای برقی پیشرفت محسوسی داشته باشند. این باتری‌ها به عنوان راه‌حل بالقوه رفع اکثر مشکلات محصولات برقی استفاده کننده از باتری‌های لیتیوم یون شناخته می‌شوند؛ و حالا این باتری‌ها می‌توانند تهدیدی برای موجودیت تکنولوژی سلول سوختی باشند.
با تهدیدی که خودروهای درون‌سوز برای محیط‌زیست ایجاد کردند نیاز به همه‌گیری خودروهای بدون آلایندگی به‌صورت یک ضرورت جلوه کرد. باتری‌های حالت‌جامد و تکنولوژی سلول سوختی هیدروژنی دو جایگزین اصلی سوخت‌های فسیلی سنتی هستند هرچند هنوز هم چالش‌هایی در مسیر توسعه خود دارند. اگرچه هر دو تکنولوژی یاد شده چالش‌های خاص خود را دارند اما باتری‌های حالت‌جامد به دلیل سرمایه‌گذاری سنگین و تحقیق و توسعه بیشتر به خط تولید نزدیک‌تر شده‌اند. تویوتا جزو معتبرترین برندهایی است که می‌خواهد باتری‌های حالت‌جامد را راهی بازار کند. این شرکت برنامه‌های جاه‌طلبانه‌ای برای توسعه باتری‌های موردبحث دارد. سال‌های سال بود که فشارهای زیادی به تویوتا به خاطر عدم همراهی با اهداف زیست‌محیطی وارد می‌شد اما این پروژه تلاش‌های زیاد ژاپنی‌ها در زمینه برقی شدن را نشان می‌دهد. تویوتا می‌گوید باتری‌های حالت‌جامد می‌توانند در کمتر از ۱۰ دقیقه شارژ شوند و تولید تجاری آن‌ها تا سال ۲۰۲۷ کلید خواهد خورد. این موضوع می‌تواند یکی از بزرگ‌ترین مشکلات خودروهای برقی را رفع کند. کیجی کایتا یکی از مدیران ارشد تویوتا می‌گوید باتری یاد شده با یک‌بار شارژ می‌تواند شعاع حرکتی ۱۲۰۰ کیلومتری را فراهم کند.
واقعیت این است که توسعه تکنولوژی باتری حالت‌جامد یک دستاورد قابل‌توجه در برابر باتری‌های سنگین و گران‌قیمت لیتیوم یون خواهد بود. باید دانست تویوتا در حال توسعه خودروهای هیدروژنی نیز هست اما به خوبی از هزینه‌های بالای این کار آگاه شده و زیرساخت‌های چندانی نیز برای آن وجود ندارد. مقایسه دقیق زیرساخت‌های خودروهای برقی و هیدروژنی نشان دهنده وضعیت این دو تکنولوژی خواهد بود. در اکثر شهرهای شلوغ آمریکا، اروپا، آسیا و… جایگاه‌های شارژ زیادی برای خودروهای برقی فراهم شده اما این موضوع برای خودروهای هیدروژنی تقریباً صفر است.
خودروهای هیدروژنی تنها در برخی بازارها همچون بخش‌های کوچکی از اروپا، آسیا و آمریکا و به‌صورت محدود فروخته می‌شوند. کمپانی شل در بریتانیا جایگاه‌های سوخت‌گیری هیدروژن خود را به دلیل نبود مشتری تعطیل کرد. در مقابل باید به توسعه تکنولوژی باتری خودروهای برقی اشاره کرد که اگر به همین صورت پیش برود می‌تواند خودروهای هیدروژنی را حذف نماید؛ اما چند سال قبل برخی افراد از هیدروژن به عنوان جایگزین خودروهای درون‌سوز نام می‌بردند. تجربه رانندگی خودروهای هیدروژنی شبیه مدل‌های درون‌سوز بوده و زمان سوخت‌گیری آن‌ها نیز شباهت زیادی دارد. همچنین در صورت همه‌گیر شدن خودروهای هیدروژنی کمپانی‌های نفتی هم از بازی کنار نمی‌روند زیرا می‌توانند تأسیسات خود را به تولید و حمل هیدروژن اختصاص دهند.
به عبارت دیگر استفاده از هیدروژن اختلال چندانی در کار شرکت‌های فعلی ایجاد نمی‌کند. البته موضوع درباره خودروهای برقی کاملاً متفاوت است. این خودروها اگرچه سرعت رشد بالایی نداشتند اما حالا هر برند مطرحی دست به تولید محصولات بدون آلایندگی زده و فروش مجموع آن‌ها به ارقام میلیونی رسیده است. این در حالی است که تنها سه خودروساز مطرح توانسته‌اند حدود ۷۲ هزار خودروی هیدروژنی را به فروش برسانند.
| تفاوت باتری‌های لیتیوم یون و حالت‌جامد | |
| باتری حالت‌جامد | باتری لیتیوم یون |
| الکترولیت سرامیک جامد | الکترولیت مایع/ژل |
| پایداری گرمایی خوب | پایداری گرمایی ضعیف |
| غیرقابل اشتعال | قابل اشتعال |
| ابعاد جمع‌وجور | ابعاد بزرگ |
| وزن پایین | وزن بالاتر |
| سرعت شارژ سریع‌تر | سرعت شارژ پایین‌تر |
همه‌گیری کند خودروهای برقی در سال‌های قبل به خاطر محدودیت‌ها و نقاط ضعف باتری‌های حالت‌جامد از جمله برد پایین، زمان شارژ و وزن زیاد و برخی مشکلات ایمنی بوده است؛ اما فکر می‌کنیم باتری‌های حالت‌جامد این مشکلات را رفع خواهند کرد. این باتری‌ها تراکم انرژی بیشتری را فراهم می‌کنند و به همین خاطر زمان شارژ کم را با برد زیاد ترکیب خواهند کرد. این نوع باتری‌ها و تکنولوژی هیدروژنی پتانسیل زیادی برای نقش‌آفرینی در حمل‌ونقل آینده دارند و اکثراً از خودروهای برقی به عنوان آینده حمل‌ونقل مسافری در مسیرهای کوتاه‌تر و در خودروهای سبک‌تر نام می‌برند درحالی‌که گفته می‌شود تکنولوژی هیدروژنی بیشتر برای مسافت‌های طولانی و در خودروهای سنگین‌تر کاربردی خواهد بود. البته شاید نتوان دراین‌باره نتیجه‌گیری و پیش‌بینی قاطعی داشت. نظر شما دراین‌باره چیست؟
