鋰電世界 3月18日,在市科協舉辦的“學會專家談科技促民生”系列訪談中,美國醫學與生物工程院院士、西南大學潔凈能源與先進材料研究院院長李長明和重慶市航空學會秘書長楊斌對“陽光動力2號”進行了解密。
單晶硅薄膜太陽能電池搭配鋰電池,電能的利用率超過90%,今后或可用超級電容器代替鋰電池
動力
“‘陽光動力2號’是全球首架以太陽能作動力的飛機,它目前正在完成一項史無前例的任務——在不使用任何燃油的情況下進行環球飛行。”楊斌說,“陽光動力2號”機翼上鑲有17248片太陽能電池板,這些電池板每塊僅厚135微米,相當于人類一根頭發絲的厚度。
不過,為了滿足晝夜飛行的需要,它的發動機吊艙中還安裝了633公斤重的鋰離子電池,以進行能量儲備。這樣,太陽能電池板所產生的電量,除了供其日間飛行外,還可以實現夜間飛行。
“‘陽光動力2號’使用的太陽能電池板屬于第一代單晶硅薄膜太陽能電池。”李長明稱,作為目前最先進、可靠的太陽能電池之一,它將太陽能轉化為電能的效率較高,能達到23%左右,而且電能的利用率超過了90%,這在現有的太陽能電池技術中水平已經相當高了。
李長明表示,太陽能作為清潔能源,有著廣闊的應用前景。除了單晶硅薄膜太陽能電池以外,目前也有科學家在開發更多的新型太陽能電池,如氧化物太陽能電池,其成本只有單晶硅薄膜電池成本的1/4,不過,它還亟待解決使用壽命不長的問題。
“陽光動力2號”是用太陽能電池板搭配鋰電池來進行儲能。今后,在太陽能推廣應用過程中,還可以讓太陽能電池板搭配超級電容器,讓超級電容器作為儲能裝置,實現更大規模地儲能。
“相比鋰電池,超級電容器的特點就是功率大,能夠瞬間釋放巨大的能量。”李長明說,如果“陽光動力2號”用上超級電容器,或許能解決它如今只能“龜速”上升或下降的問題。
李長明透露,目前,他正在研發一種電池型超級電容器,以替代現在廣泛使用的鋰電池,用于手機或電動汽車。“今后電池型超級電容器用在手機上,或許能實現1分鐘就充滿電,而使用時間可長達1個星期。”
“穿”了一身用蜂窩狀碳纖維材料做的“衣服”,今后這或將在可穿戴設備中應用
材料
楊斌介紹,“陽光動力2號”體型龐大,翼展達到72米,比波音747客機還要寬。不過,其重量只有2.3噸,相當于一輛小汽車的重量。
它是如何做到減重的?“這是因為‘陽光動力2號’整體結構的80%都采用了蜂窩狀的碳纖維材料。”楊斌介紹,碳纖維材料的質量輕,每立方米僅重25克,密度是紙張的1/3,但其強度卻能達到飛行要求。大量使用碳纖維材料,也讓它能夠節約更多動力。
“陽光動力2號”的最大飛行高度為8500米,在高空中溫度是相當低的,可能達到零下30℃。但是為了減輕重量,它并沒有安裝加熱設備。那么,它又是如何保溫的?“這也得益于碳纖維材料,它的保溫效果很好。”李長明表示,“穿”了一身用蜂窩狀碳纖維材料做的“衣服”,讓“陽光動力2號”能抵御高空寒冷。
實際上,碳纖維材料的用途很多,除了飛機、汽車、摩托車及建筑等可以應用外,日常使用的冰箱、保溫杯等都可采用這種材料。另外,導電碳纖維還具有高導電性、耐腐蝕、耐磨等特點,今后或將在可穿戴設備中應用,作為其導電元件獲取能量。
“目前,碳纖維材料的成本還比較高,所以還未得到廣泛的應用。今后若實現規模化生產,則將解決這一應用瓶頸。”李長明稱。
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陽光動力2號
“陽光動力2號”是目前全球最大的太陽能飛機。飛機在當地時間3月9日早晨7時12分(北京時間3月9日11時12分)從阿聯酋首都阿布扎比起飛,開始首次環球飛行。按照此前公布的環球飛行路線圖,“陽光動力2號”環球飛行總里程為3.5萬公里,共停留12個城市,其中包括中國的重慶和南京。
