第121章 能源問題
- 學(xué)霸的研發(fā)中心
- 蜜汁扣肉
- 2039字
- 2019-03-16 23:40:48
這么多電池技術(shù),那個更適合下一代技術(shù),非常不好做選擇。
三元鋰電池能量密度高、價格便宜,擁有非常不錯的前景,然而,三元鋰電池在200度左右的時候會發(fā)生分解,電解液會迅速燃燒。溫度過高、環(huán)境密閉的話,更加自燃和自爆的危險,另外如果回收不恰當(dāng),鋰電池中的正極材料會造成重金屬污染。
但是,因其價格和性能關(guān)系,三元鋰電池這款電池仍是當(dāng)今主流。
隨著科技的發(fā)展,越來越高的性能,環(huán)境要求,急需更好的電池技術(shù)可以取代三元鋰電池。
經(jīng)過這段時間的研究,周青心中有三個選擇方向。
第一種,氫燃料電池,既水解電池,基本原理就是電解水的逆反應(yīng),它不用充電,只需要加氫氣,無污染、使用壽命長,排放也沒有污染物,非常環(huán)保。
氫氣的生產(chǎn)不是采用電解獲得,而是石油、煤、乙烯等原料進行處理時會以副產(chǎn)品的形式獲得,相關(guān)資料顯示,其年產(chǎn)氫氣在200~300萬噸,成本為20元~30元/噸,氫燃料電池汽車加氣量約為6-7Kg,續(xù)航就可達600-700公里,成本上具有優(yōu)勢。
但是,氫電池面臨著一個嚴(yán)重的問題-氫氣的運輸,氫氣具有一個非常特殊的現(xiàn)象——氫脆,在壓力超過一定壓力和溫度的情況下,氫氣會逃逸到金屬中,造成金屬材料的脆化,因此,不能采用普通的鋼瓶運輸。此外,加氫站建設(shè)成本極高,這也變相提升了氫氣的價格,必須先解決這些問題。
第二種,石墨烯電池,以石墨烯材料為主體的電池,石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料,常溫下其電子遷移率超過15000cm2/Vs,又比納米碳管或硅晶體高,而電阻率只有10E-8Ωm,比銅或銀更低,為世上電阻率最小的材料。
不過,幾個原因使石墨烯應(yīng)用變得非常困難。
一,成本問題:傳統(tǒng)導(dǎo)電炭黑和石墨都是論噸賣的(一噸幾萬元),此時使用的材料就是石墨微片(可能有幾十層),根本不是單層或數(shù)層的石墨烯,用于制造電池的單層石墨烯材料,獲取難度大,價值高昂。
二,工藝特性不兼容。就是石墨烯比表面積過大,會對電池的分散均漿等工序帶來一大堆工藝問題。
三、石墨烯是可以做導(dǎo)電劑促進快充放,理論上可以提高倍率性能,且石墨烯如果把它展開與電極活性物質(zhì)復(fù)合,會堵塞鋰離子擴散的通道。
……。
總而言之,石墨烯電池技術(shù)有許多要克服的難點。
第三種,冷聚變電池,一種便宜,清潔,低能量級別的核反應(yīng)技術(shù)。
核反應(yīng)有聚變與裂變,裂變指由重的原子分裂成輕的原子,過程中產(chǎn)生巨大的能量,并是地球上最常用的核電來源。聚變恰巧相反,在一定條件下、由小質(zhì)量的原子核聚合成重的原子核,同時釋放巨大能量。
聚變和裂變需要強大的原子力量支撐,冷聚變則溫和的多,比如:鎳化晶體和氫離子的冷聚變反應(yīng),氫離子被吸入鎳晶格中,晶格高頻率震動,刺激其鎳中的電子,迫使其融入氫離子里,形成緩慢移動的中子,鎳迅速地吸收了這些中子,令它們變得不穩(wěn)定,為了重新獲取穩(wěn)定狀態(tài),中子衰變成質(zhì)子和電子,這種反應(yīng)令鎳轉(zhuǎn)變?yōu)殂~,并隨之產(chǎn)生巨大能量。
……。
周青默然看著實驗臺大屏幕的三種電池技術(shù)方案,陷入深思。
選中的三樣電池技術(shù),各有側(cè)重,性能各不相同,憑借著研發(fā)中心強大的功能,周青更傾向研發(fā)第三種電池技術(shù)。
核聚變反應(yīng)中,多個氫原子核被強行聚合形成一個重原子核,并伴隨能量釋放,也稱為低能量核反應(yīng),冷核聚變則是在接近常溫常壓和相對簡單的設(shè)備條件下發(fā)生核聚變反應(yīng)。
不同于熱聚變,冷聚變是對于自然界已知存在的熱核聚變(恒星內(nèi)部熱核反應(yīng))而提出的一種概念性‘設(shè)計’,這種設(shè)計將極大的降低反應(yīng)要求,可以使用更普通而且簡單的設(shè)備,同時也使聚核反應(yīng)更安全。
如果這項技術(shù)能實現(xiàn),其影響力絕對超過研發(fā)中心所要求的A級,能源就是人類文明的血液,關(guān)乎人類文明發(fā)展的生死。
地球賦予給人類的資源總有一天會枯竭,加上生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化,尋找與開發(fā)新的清潔能源,將成為一種戰(zhàn)略必然。
在工業(yè)革命時代之前,人類對能能源需求比較較簡單,能源直接來源是動植物。
進入工業(yè)革命,以蒸汽機,內(nèi)燃機為代表,人類社會改變了能源利用方式,進而大量改變自然環(huán)境,創(chuàng)造出了璀璨的機械文明。
人類文明進入電氣革命時代,電力成為了一個新的載體和放大器,為人類利用能源提供了更為廣闊的空間,大大提高了能源的利用效率。
互聯(lián)網(wǎng)時代,人類文明對能源的需求越發(fā)強烈,對太陽能,風(fēng)能,核電……,等等各種新能源不斷挖掘,人類文明的發(fā)展已經(jīng)走到至關(guān)重要的關(guān)口。
從人類社會的發(fā)展歷史就是一部人類對能源利用的發(fā)展史,從鉆木取火到第一次工業(yè)革命(蒸汽機發(fā)明)中間相隔了幾萬年的時間,從蒸汽機到內(nèi)燃機,到電力中間只隔一百多年,從電到計算機,移動網(wǎng)絡(luò)之間又縮短到不到一百年,而互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)距離計算機出現(xiàn)更是只有四十年的時間……,能源利用范圍跳檔之間的時間窗口越來越短,人來社會形態(tài)的變化速度亦是越來越快。
人類對能源的需求越來越大,世界能源危機日益突出,如果人類文明不能突破能源發(fā)展的限制,那么可以想象,不就得將來,人類因為有限能源的爭奪,第三次世界大戰(zhàn)可能隨時發(fā)生。
反過來,如果人類文明能突破能源的限制,進入星際時代指日可待。
源于此,周青更希望能借助研發(fā)中心強大的功能,突破第三種電池技術(shù)-冷聚變,一勞永逸,解決人類的能源問題。