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超级电池工程界将诞生的下一个伟大胜利电源技术万芳

发布时间:2020-02-14 12:34:43 阅读: 来源:滴灌带厂家

超级电池:工程界将诞生的下一个伟大胜利 - 电源技术 - 电子工程网

在电池领域,下一个重大的工程进展仍在实验室中,不过,距离真正上市已经很接近了。不久前,电子工程专辑美国版博客《EE Life》主编Brian Fuller驾驶一辆雪弗兰(Chevrolet)Volt横越美国大陆,这的确是一项伟大的冒险(不过看来也是过去一年来最轻松的差事)。这个活动由安富利(Avnet)赞助,展现了21世绝最重要的技术进展:电力储存,特别是在延长电池使用寿命方面。

Fuller和他的摄影师兄弟Kirk驾驶一部具有备用内燃机的电动汽车横越美国海岸,这是电动汽车问世以来的一大跃进。他们所面对的,是没有发电站能为Volt充电的美洲大陆,这辆电动汽车搭载了具备288个电池单元、16kwh的电池组。据司机回报,在美国50个州之中,有48个州的充电站数量都少于10个。这让Brian和Kirk必须使用Volt的83马力备用内燃机,使用的程度超过他们所预期。事实上,在从电池动力(行驶距离35英哩)转换到汽油动力(再多开了300多英哩)以后,Volt平均每加仑可行驶30英哩。这个数字还不算太坏,不过,若与1972年份的Honda Civic相比,就显得很尴尬了。

当我听到Brian的‘创新驾驶’(Drive for Innovation)试验时,我发现,我关注的重点并不在Chevy Volt这辆车本身的性能局限,而是惊讶于这辆车的推广速度。不到2年前,当我首次看到Volt原型车的报导时,我的理解是,以经济面来看它离消费者很遥远,起码10年内它不会对任何既有市场带来冲击。

这个预测显然太过保守了。今天,已经有许多Volt上路,还包括竞争对手推出的车款,如Nissan的Leaf、其他的混合动力车,以及预计今年问世的Ford Focus电动汽车,因此,建议想买电动汽车的人,最好再观察一段时间。

美国联邦政府承诺投注在电力储存,特别是电池方面的技术研发,是促成电动汽车跃进的一大原因。而这一切,都是从一项高达690亿美元的洁净能源专案,以及通用汽车(Volt汽车的创始者)的投入而开始。美国政府针对购买电动汽车提供了7,500美元的抵税优惠,同时奥巴马政府也对美国境内20所国家实验室的电池开发计划进行投资。在最近一期的《Washington Monthly》,美国阿冈国家实验室(Argonne National Laboratory)主管Eric D. Issacs表示,他的团队在2011年率先开发出了Volt电池,并已授权给韩国化工巨擘LG Chem进行生产。

Volt或许令人振奋,然而它仍然存在着许多不足之处──体积过大;可行驶距离过短,且非常昂贵(10,000美元),Issacs因而感叹道,截至目前,研究人员仍无法生产出空气阴极(air-cathode)电池。若能克服这项技术障碍,将可实现比现有电池高出10倍的储存容量,也就是说,将Volt的35英哩行驶距离提高到350英哩。

Isaacs解释了研发方面遭遇的问题:“首先,我们必须找出一种能让电池从空气中‘吸入’氧气从而提供电力,而后让电池再次‘吐气’以进行充电的方法。然后,我们还得将这些发现转化为经济上可行的大规模电池生产系统。我们希望将这些技术真正应用在汽车上,提高购买意愿。因此,我们必须在国际竞争对手迎头赶上前完成这一切。”

另一个问题,是必须加强全民对节能技术的认知。

今天,全球都许多国家都紧缩预算,从加州到希腊再到日本,领导人都不愿意花费太多长期研发投资,以免‘债留子孙’。

但我们应该思考的是,有没有更好的办法,提高公共及私人领域的投资,将研究持续下去。在21世纪,电池是最有潜力改变未来竞争力的一项技术。

在Seth Fletcher所著的《Bottled Lightning》一书中,作者引述了一位分析师的预言,当电池价格低于油价时,就是石油出局的时刻了。

当石油出局之际,也代表着绍德王室(House of Saud)的终结,当然,也包括长期把持石油和天然气的美国国会。仅仅是为了这些,就值得全美国投入知名刊物《Popular Science》资深编辑所称的‘超级电池’(superbattery)研发行列。超级电池,意味着未来的能源,将会是独立的。

美国历任总统都曾积极建设。在美国第32任总统富兰克林罗斯福(Franklin Delano Roosevelt)任内,曾完成许多建设,包括胡佛水坝和田纳西河谷管理局,更不用提曼哈顿计划了。而艾森豪则建立了美国州际公路系统。甘迺迪和他的继任者则让美国航空总署(NASA)主导太空竞赛,抢先苏联将三名美国人送上月球。

而今,电池是我们面对的一大工程挑战。如果能制造出‘超级电池’,那么今天的汽车产业将会呈现截然不同的面貌。而展望未来,藉由将应用在汽车电池中的电力储存技术再延伸应用到‘绿色’的太阳能或生物质能源领域中,将可重新配置整个美国的电网。

甚至更乐观一点,如果做对了,那么我们将可以建立一个拥有数百万职缺的能源产业。这个产业将融合今天已经存在的,以及全新的技术。另外,或许进度有些缓慢,但人类必然会从石化燃料逐步转变,清新的空气、改善公共卫生、减少噪音未必不可期待,同时也终将能应对气候变迁议题。

甚至可以在iPod上播放12,000首歌曲而不需要充电!

从电池本身来看,截至目前,所有的电池研究几乎都没有触及到敏感的政治议题。因此,努力让未来的汽车和发电厂都能运用这种电力储存技术供应零排放的电力,是一种能用在所有面临困境的社会、环境和政治等领域的崭新解决方案。

在人类历史中,一些最伟大的文明进展均出自工程师之手。下一个伟大的工程进展是可以预见的。尽管目前仍在实验室中,但几乎快要成为真实的解决方案了。然而,最终何时能问世仍必须取决于研究人员的聪明才智,以及他们所能获得的资源。

本文作者David Benjamin是一位居住在布鲁克林的记者,也是一位小说家。他偶尔探讨技术问题,通常是从卢德观点出发。

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