研發(fā)新電池助極端低溫天氣下穩(wěn)定供電
指南者留學(xué) 2022-06-23 15:23:31 閱讀量:1317
<div data-page-id="doxcnSo89ZRDvdF3wyHyAfwoAPc" data-docx-has-block-data="true"> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcncy2s8Q4K42w80yduv3orAg" style="text-align: justify;"><span class="p"><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1657869654614/1657869654614.png" width="807" height="604" /></span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcncy2s8Q4K42w80yduv3orAg" style="text-align: justify;"><span class="p">去年二月,冬季風(fēng)暴席卷美國,位于德克薩斯州的達拉斯氣溫驟降至攝氏負17度,造成當(dāng)?shù)卮笠?guī)模停電,最高峰時近一千萬名德州居民受影響。 事實上,因寒冷天氣而停電限電的情況也常見于中國北方等寒冷地區(qū)。 供電不穩(wěn)除了歸因于低溫天氣外,太陽能、風(fēng)能這些在晴天或有風(fēng)才能發(fā)電的再生能源由于很難儲存,一旦遇上極端天氣,便嚴重影響供電。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnocmOQqUyKsiwg9njxqdTVe" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnmwoUqIKS2UM0EI6ZJw4IXj" style="text-align: justify;"><span class="p">為此,香港中文大學(xué)(中大)機械與自動化工程學(xué)系副教授<strong>盧怡君教授</strong>及其團隊成功研發(fā)一種新型活性電解液,有助極端低溫天氣下安全、高效率地儲電,為全球各地社區(qū)帶來穩(wěn)定供電,提高他們的生活質(zhì)素。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnQ0qwSaOiEO0oHBlQWabrKx" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcny0wO8IIMgIUCgDdNXBtv7d" style="text-align: justify;"><span class="p">盧教授表示:「得克薩斯州之前遭遇巨大暴風(fēng)雪,在寒冷天氣下,當(dāng)?shù)靥柲芎惋L(fēng)力裝置無法如常運作,電網(wǎng)供電大受影響。 要解決問題,可行方法之一是預(yù)先儲電作應(yīng)急之用,但現(xiàn)有的電池技術(shù)難以做到。 所以,我們決定去找一種能解決這難題的新材料?!?lt;/span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnaUO2cIkKGgyAlHvASB4erg" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnU8KgIOSykgKq4ZH9G3mgrh" style="text-align: justify;"><span class="p">「再生能源是很好的概念,但太陽能和風(fēng)能這些綠色能源只能間歇性地產(chǎn)電,如將它們連接至電網(wǎng)或電動汽車,未必可穩(wěn)定供電,我們必須想辦法將再生能源儲起來?!?她續(xù)說。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnQOMoUwKuQG8Wq80e9iUxNc" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <h2 class="heading-2 ace-line old-record-id-doxcneuWkeImCYuqS4iIjJcKhnd" style="text-align: justify;"><span class="p"><strong>新材料助低溫下有效儲電</strong></span></h2> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnMiEeukeggwkuq8gi4DSMrh" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnIuEioyMU80g8WEPj7jUK4c" style="text-align: justify;"><span class="p">現(xiàn)時,再生能源主要利用鋰離子電池儲存電力,但這種電池易燃,如發(fā)生災(zāi)難性故障,可能會造成火災(zāi)。 而液流電池相對較安全,將電解液儲存在外部儲罐內(nèi),通過泵和管道將電解液送到電池內(nèi)部進行發(fā)電。 但問題是電解液需要恒溫環(huán)境,于冰點以下會凍結(jié)。 要令它運作起來,需要耗能加熱,成本相對較昂貴。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnOaG8qoI6UIkWiQLW5gaDIb">&nbsp;</div> <div class="image-uploaded gallery old-record-id-doxcnSIeg0E0iqWKiCa8NVGfVgc" data-type="image" data-ace-gallery-json="{&quot;items&quot;:[{&quot;uuid&quot;:&quot;1345c28b-a0df-4759-b43a-5ee28bb99254&quot;,&quot;height&quot;:587,&quot;width&quot;:1024,&quot;currHeight&quot;:587,&quot;currWidth&quot;:1024,&quot;natrualHeight&quot;:587,&quot;natrualWidth&quot;:1024,&quot;pluginName&quot;:&quot;imageUpload&quot;,&quot;scale&quot;:1,&quot;src&quot;:&quot;https%3A%2F%2Finternal-api-drive-stream.feishu.cn%2Fspace%2Fapi%2Fbox%2Fstream%2Fdownload%2Fall%2FboxcnbgbK0aVPYEDWakGRGIDihb%2F%3Fmount_node_token%3DdoxcnSIeg0E0iqWKiCa8NVGfVgc%26mount_point%3Ddocx_image&quot;,&quot;file_token&quot;:&quot;boxcnbgbK0aVPYEDWakGRGIDihb&quot;,&quot;image_type&quot;:&quot;image/jpeg&quot;,&quot;size&quot;:74718,&quot;comments&quot;:[]}]}"><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1657869693916/1657869693916.png" width="807" height="463" /></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnAQSmeaaCqm0iqkX74ztnRc" style="text-align: left;"><span class="h6">新型HPOM液流電池在低溫環(huán)境下應(yīng)用的設(shè)計原則,其電解液的特性包括(1)快速的多電子反應(yīng); (2)凝固點低至攝氏負35度; (3)高離子電導(dǎo)率及(4)高溶解度。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnM4MGs2eQy4eIGUbtwbtbSd">&nbsp;</div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnqS8GAG0Gouuqyiq6R1NSYb" style="text-align: justify;"><span class="p">「我們在想,如能找到一種本身能在低溫甚至零度以下運作的物料改良電解液,即使在極度寒冷地區(qū),電池亦毋須加熱就能儲電?!?最終,盧教授的團隊成功找到一種嶄新活性物質(zhì)多電子雜多酸 H(6)P(2)W(18)O(62)」(HPOM)作為藥引。 HPOM原本只是應(yīng)用于催化和儲存能量的材料,但團隊發(fā)掘了它在低溫下發(fā)電的獨特潛能,并用之研發(fā)出一款新型活性電解液,能在低至攝氏負20度環(huán)境中仍不凍結(jié)。 這種新型HPOM液流電池高效能、高壽命,其高功率密度達282.4 mW cm(-2),在攝氏負20度仍能穩(wěn)定運作超過800個生命周期(逾1,200小時)而不衰減。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnqS8GAG0Gouuqyiq6R1NSYb">&nbsp;</div> <div class="image-uploaded gallery old-record-id-doxcnSwkkSsUciwAmc5ABEUhFUf" data-type="image" 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class="h6">新型HPOM液流電池分別在攝氏25度(左)及冷凍柜內(nèi)負20度(右)的原型制成品。 旁邊的水(H2O)展示作參考用途。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn44GKQQw6WowwYHbXy8biQb">&nbsp;</div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnO4Ky44qEy2oY2dQc1fIjtf" style="text-align: justify;"><span class="p">為何新型活性電解液不易凍結(jié)? 盧教授說:「這要回歸到化學(xué)的基本問題。 如果想阻止某些東西凍結(jié),其一方法是改變水分子的連接。 當(dāng)水變成冰時,水分子會互相以氫鍵連接,如能破壞氫鍵,就能防止凍結(jié)。 HPOM本身可儲電,而且可以與水形成氫鍵和防止水積聚,以降低冰點,令電解液不易凍結(jié)?!?lt;/span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnuwOIew8gmMIAXkyVlltIgP" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn2m8iqwWmGqo4IxBmCDJaAh" style="text-align: justify;"><span class="p">在新技術(shù)幫助下,我們可以減少耗能去加熱電解液,甚至大多數(shù)情況下,毋須特別加熱處理?!?盧教授表示,HPOM更有潛力實現(xiàn)以往一些不可能任務(wù),例如用于缺乏足夠空間設(shè)置加熱系統(tǒng),但需要電池發(fā)電的地下電氣裝置。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn2m8iqwWmGqo4IxBmCDJaAh">&nbsp;</div> <div class="image-uploaded gallery old-record-id-doxcnKy0OmSU6a8EcAAfTvGZgbb" data-type="image" data-ace-gallery-json="{&quot;items&quot;:[{&quot;uuid&quot;:&quot;d75c8e9b-6858-4e9e-ad8b-ccfd3afa4d40&quot;,&quot;height&quot;:683,&quot;width&quot;:1024,&quot;currHeight&quot;:683,&quot;currWidth&quot;:1024,&quot;natrualHeight&quot;:683,&quot;natrualWidth&quot;:1024,&quot;pluginName&quot;:&quot;imageUpload&quot;,&quot;scale&quot;:1,&quot;src&quot;:&quot;https%3A%2F%2Finternal-api-drive-stream.feishu.cn%2Fspace%2Fapi%2Fbox%2Fstream%2Fdownload%2Fall%2FboxcnvSgGLVjQP1Um4q2iLTzD4f%2F%3Fmount_node_token%3DdoxcnKy0OmSU6a8EcAAfTvGZgbb%26mount_point%3Ddocx_image&quot;,&quot;file_token&quot;:&quot;boxcnvSgGLVjQP1Um4q2iLTzD4f&quot;,&quot;image_type&quot;:&quot;image/jpeg&quot;,&quot;size&quot;:108788,&quot;comments&quot;:[]}]}"><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1657869712026/1657869712026.png" width="807" height="538" /></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnwi6csGoS0EOamog9wolyHg" style="text-align: center;"><span class="h6">盧怡君教授</span></div> <div class="image-uploaded gallery old-record-id-doxcnGC42OyoCmowUCMO4i0Pn9f" data-type="image" data-ace-gallery-json="{&quot;items&quot;:[{&quot;uuid&quot;:&quot;a6f55bef-9906-48a0-8fe7-1ae62fcbec36&quot;,&quot;height&quot;:683,&quot;width&quot;:1024,&quot;currHeight&quot;:683,&quot;currWidth&quot;:1024,&quot;natrualHeight&quot;:683,&quot;natrualWidth&quot;:1024,&quot;pluginName&quot;:&quot;imageUpload&quot;,&quot;scale&quot;:1,&quot;src&quot;:&quot;https%3A%2F%2Finternal-api-drive-stream.feishu.cn%2Fspace%2Fapi%2Fbox%2Fstream%2Fdownload%2Fall%2FboxcnXMDBWtwEErjv6ZRgKq1JEg%2F%3Fmount_node_token%3DdoxcnGC42OyoCmowUCMO4i0Pn9f%26mount_point%3Ddocx_image&quot;,&quot;file_token&quot;:&quot;boxcnXMDBWtwEErjv6ZRgKq1JEg&quot;,&quot;image_type&quot;:&quot;image/jpeg&quot;,&quot;size&quot;:84446,&quot;comments&quot;:[]}]}"><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1657869719562/1657869719562.png" width="807" height="538" /></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnUAqYY2SkQaSkgvNUiLmX8d" style="text-align: center;"><span class="h6">第一作者博士生艾飛展示新型HPOM液流電池在攝氏25度的原型制作品。</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcn08cmgUggsWyIWoPPEp7Zgh">&nbsp;</div> <h2 class="heading-2 ace-line old-record-id-doxcnC6C08Ys2yW0owpgyXGfrEg" style="text-align: justify;"><span class="p"><strong>推動技術(shù)商品化</strong></span></h2> <p style="text-align: justify;">&nbsp;</p> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnCY0Ww2Cgm08oagTC09Apcf" style="text-align: justify;"><span class="p">這項嶄新研發(fā)成果已刊登于著名國際學(xué)術(shù)期刊《Nature Energy》,更獲得科學(xué)界和能源行業(yè)的積極回應(yīng)。 盧教授說:「學(xué)術(shù)界對于我們能從現(xiàn)有材料中發(fā)現(xiàn)新的特性嘖嘖稱奇,更有業(yè)界友好問我何時會大批量生產(chǎn)這款電解液。 在中國北方的嚴寒地區(qū),電動車因低溫天氣而無法正常運作或只能開短程,電池的儲存量亦會急速下降,所以業(yè)界得知這項新技術(shù)時,他們都很興奮,希望它可以幫助當(dāng)?shù)鼐用??!?lt;/span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcniuGa0uWKiycoAlZDS0E1de" style="text-align: justify;"><span class="p">&nbsp;</span></div> <div class="ace-line ace-line old-record-id-doxcnsamQykQWIsy4mAnO3tr2qc" style="text-align: justify;"><span class="p">然而,要將技術(shù)商品化,需要循序漸進。 盧教授預(yù)計兩年內(nèi)進行大規(guī)模的原型制作示范,四年后將技術(shù)商品化,并說:「我們要證明這項技術(shù)適合商品化,就要成功應(yīng)用在千瓦級功率的原型。」</span></div> </div>
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