燃料電池
美國從單一鋰離子電池走向燃料電池“百家爭鳴”
2026-04-24 00:07:49
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截止目前，人類對可再生能源的大部分研究都集中於如何替代煤炭、天然氣、石油等化石燃料。人們普遍認為，如果能夠找到汽油、柴油等石油產品的清潔替代品（如新的液體燃料或燃料電池），henduowentijiunengyingrenerjie。raner，kezaishengnengyuanlingyudetouziqianjingshifenbuqueding，rangxiangguanyanjiushoudaolehendaxianzhi，jishishifengxiantouzijiaxingdongqilaiyeshixiaoxinyiyi。
然而，美國政府似乎想要打破這一僵局，美國能源部長朱棣文表示，他們正在尋找奇跡。美國能源高級研究計劃署（ARPA-E）正是奇跡的推動者，它成立的目的就是為高風險、高回報項目提供資金支持。《紐約時報》表示，ARPA-E可與著名的五角大樓國防高級研究計劃署相媲美，在後者的資助下一係列享譽全球的技術誕生了，其中就包括因特網，足見美國對ARPA-E的重視程度。ARPA-E兩年的預算投資為4億美元。
ARPA-E的投資重點之一便是燃料電池的研發。《紐約時報》介紹，目前美國能源部已經完全改變了燃料電池上的策略。上世紀90年(nian)代(dai)，美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)曾(zeng)決(jue)定(ding)將(jiang)所(suo)有(you)精(jing)力(li)用(yong)於(yu)研(yan)發(fa)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)，而(er)完(wan)全(quan)放(fang)棄(qi)其(qi)他(ta)類(lei)型(xing)電(dian)池(chi)的(de)研(yan)究(jiu)。但(dan)直(zhi)到(dao)今(jin)天(tian)，普(pu)通(tong)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)儲(chu)能(neng)效(xiao)率(lv)都(dou)未(wei)能(neng)有(you)大(da)的(de)突(tu)破(po)，這(zhe)也(ye)許(xu)就(jiu)是(shi)美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)改(gai)變(bian)策(ce)略(lve)的(de)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。科(ke)學(xue)家(jia)介(jie)紹(shao)，一(yi)磅(bang)汽(qi)油(you)所(suo)含(han)能(neng)量(liang)要(yao)比(bi)一(yi)磅(bang)鉛(qian)酸(suan)蓄(xu)電(dian)池(chi)高(gao)35倍，比鋰離子電池高6倍bei。由you於yu汽qi車che攜xie帶dai能neng源yuan本ben身shen也ye需xu耗hao能neng，單dan位wei重zhong量liang內nei所suo含han能neng量liang越yue多duo，效xiao率lv就jiu會hui越yue高gao。如ru何he減jian小xiao電dian池chi重zhong量liang，同tong時shi提ti高gao儲chu能neng效xiao率lv便bian成cheng了le研yan發fa重zhong點dian。
《紐約時報》介紹，一家剛剛成立的新公司正在ARPA-E的資助下研發如何使用納米管儲存能量，他們的目標是製造出大小如手電筒的電池，雖然它能儲蓄的能量隻有普通電池的30%，但卻可以在2秒鍾之內完成充放電。納米管壁僅有12個(ge)原(yuan)子(zi)疊(die)加(jia)的(de)厚(hou)度(du)。壁(bi)與(yu)壁(bi)之(zhi)間(jian)的(de)空(kong)間(jian)十(shi)分(fen)有(you)限(xian)，供(gong)可(ke)供(gong)帶(dai)電(dian)離(li)子(zi)停(ting)留(liu)。這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)，大(da)量(liang)帶(dai)電(dian)微(wei)粒(li)都(dou)會(hui)擠(ji)入(ru)狹(xia)小(xiao)的(de)空(kong)間(jian)內(nei)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)將(jiang)納(na)米(mi)管(guan)結(jie)構(gou)形(xing)象(xiang)地(di)比(bi)喻(yu)成(cheng)了(le)架(jia)子(zi)非(fei)常(chang)薄(bo)的(de)書(shu)架(jia)，架(jia)中(zhong)空(kong)間(jian)僅(jin)可(ke)容(rong)納(na)書(shu)本(ben)。由(you)於(yu)納(na)米(mi)管(guan)壁(bi)之(zhi)間(jian)是(shi)靠(kao)物(wu)理(li)連(lian)接(jie)，而(er)不(bu)是(shi)化(hua)學(xue)連(lian)接(jie)，其(qi)內(nei)的(de)帶(dai)電(dian)微(wei)粒(li)幾(ji)乎(hu)可(ke)以(yi)在(zai)瞬(shun)間(jian)完(wan)成(cheng)充(chong)放(fang)電(dian)。利(li)用(yong)這(zhe)一(yi)原(yuan)理(li)生(sheng)產(chan)出(chu)來(lai)的(de)便(bian)是(shi)體(ti)積(ji)小(xiao)、重量輕、儲能空間大的電池。
在另一個麻省理工學院的實驗室內，科學家辛德爾正與其團隊一起研發所謂的“物質基因”，使shi用yong計ji算suan機ji預yu測ce可ke用yong於yu製zhi造zao電dian池chi物wu質zhi的de特te性xing，隨sui後hou篩shai選xuan出chu計ji算suan機ji認ren為wei最zui有you前qian途tu的de物wu質zhi，用yong於yu電dian池chi生sheng產chan。研yan究jiu人ren員yuan表biao示shi，物wu質zhi基ji因yin可ke以yi加jia速su人ren類lei對dui物wu質zhi知zhi識shi的de掌zhang握wo，從cong而er推tui動dong新xin物wu質zhi的de研yan發fa。據ju悉xi，ARPA-E已經投資了320wanmeiyuanyongyuyanjiumeizaidianchizhongdetexing。yanjiurenyuanjieshao，jintianshiyongdedianchi，buguanshililizidianchihaishilaoshideqiansuandianchi，zaichongdianhuofangdianshi，douzhiyouyigeyuanziyouliyuzhengjihefujizhijian，xiedaidangedianzi。danmeiyuanzidedutezhichuzaiyu，takeyixiedailianggedianzi。zheyitexingshidemeidianchikeyizaitijihezhongliangzhiyouputongdianchiyibandeqingkuangxia，chucunyuputongdianchixiangtongdenengliang。
