迈向可持续的未来：电气化与氢能研究、电池循环经济计划和全球汽车产业创新

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气候中和：电气化和氢能的未来

图片来源：IAA MOBILITY

来自波茨坦气候影响研究所（PIK）的研究人员在《One Earth》杂志上发表了他们的探索成果，揭示了欧盟实现气候中和的关键一步是迅速从化石燃料转向可再生能源驱动的电力技术。同时，电力制氢对于航空、航运、化工等难以实现电气化的领域也将是不可或缺的。到 2050 年，电气化和氢能将成为基于可再生能源实现气候中和的关键战略。科学家模拟的未来欧盟转型情景调查了电气化和氢能的作用，发现电力在总能源消耗中需要占 42-60% 的份额，氢能源需要占 9-26% 的份额。因此，研究人员呼吁大规模扩大可再生能源发电，并增加电气化以减少碳排放，直接使用电力将成为汽车、建筑供暖和工业的主导策略。

研究人员指出，预计氢和电力合成燃料将主要应用于航空、航运、化学工业和电力储存领域。他们还预计，地球能源在总能源结构中的份额将仅占15%左右，特别是在卡车运输和工业高温工艺热等行业。

“增加可再生能源电力供应并尽可能转向电力技术是迄今为止大多数行业消除碳排放的最快、最便宜的方法。因此，我们预计电力在最终能源中的份额将从 20% 增加到 42-60%，”合著者、PIK 能源系统小组负责人 Gunnar Luderer 说道。这是因为电力技术越来越普及并且电力使用效率非常高，而氢和合成燃料的转换及其燃烧会带来巨大的能量损失。总体而言，根据氢气进口量以及电气化和氢气在不确定行业中的作用，到 2050 年，欧盟各情景的电力需求将增长 80-160%。这意味着到那时必须生产大约是现在两倍的电力。

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在新能源技术的持续创新和可持续发展的理念下，电动汽车行业正迎来前所未有的发展机遇。通过锂离子和钠离子电池的研究与应用，以及循环经济的探索与实践，我们正共同开创着一个更加清洁、高效和可持续的能源未来。

在这个充满挑战与机遇的时刻，韩国浦项科技大学（Pohang University of Science and Technology）的一支研究团队成功开发了一种创新型的锂离子电池系统，采用了凝胶聚合物电解质和微硅颗粒，预计能够将电动汽车的续航里程提升至令人瞩目的1000英里。这项技术的革新之处在于，通过采用微硅代替传统的纳米硅，并结合稳定的凝胶聚合物电解质，能够显著提高40%的能量密度，同时简化了制造工艺。这一突破性的发现为电动汽车的可持续发展开辟了新的道路。

与此同时，德国的IBU-Tec Advanced Materials公司也在积极开展着钠离子电池的前沿研究。他们联合了Jungheinrich AG和UniverCell Holding GmbH等合作伙伴，旨在到2026年开发一种基于磷酸铁钠和聚阴离子化合物的正极活性材料。该项目的目标是生产20-50公斤规模的活性材料，并将其加工成电极，集成到电池模块中。这一创新的钠离子电池系统（NIB系统）预计将逐步取代传统的铅酸电池，在电动物料搬运车辆等领域发挥重要作用。同时，这项技术还具有广阔的应用前景，可能应用于太阳能或风力发电厂以及电动汽车的储能系统，进一步推动了可再生能源的发展。

在循环经济的概念日益受到重视的背景下，德国的伍珀塔尔贝尔吉斯大学（Bergische Universität Wuppertal）和波鸿大学（Ruhr University Bochum）的研究团队也在积极探索着可持续生产的新路径。他们启动了一个名为“Pilot4CircuLEV”的研究项目，旨在研究轻型电动汽车（LEV）在资源节约型循环经济中的可持续生产方式。该项目的核心是确定轻型电动汽车及其零部件的使用寿命，包括电池的长期可靠性和故障行为。通过分析LEV的使用寿命、运行数据和组件，研究团队旨在找到最佳的二次使用时机，即电池的第二个生命周期，或者是电池的回收再利用。这一研究的开展将为未来的循环经济提供有力的支持，为资源的有效利用和再生利用奠定坚实基础。