燃料電池
美國從單一鋰離子電池走向燃料電池“百家爭鳴”
2026-04-13 19:08:40
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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），很hen多duo問wen題ti就jiu能neng迎ying刃ren而er解jie。然ran而er，可ke再zai生sheng能neng源yuan領ling域yu的de投tou資zi前qian景jing十shi分fen不bu確que定ding，讓rang相xiang關guan研yan究jiu受shou到dao了le很hen大da限xian製zhi，即ji使shi是shi風feng險xian投tou資zi家jia行xing動dong起qi來lai也ye是shi小xiao心xin翼yi翼yi。
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。
