吉普车的车载纳米电燃料电池。
这是纳米电燃料电池组件的清晰视角,左侧除了前面板之外没有任何包装遮挡。
10、 卡佐达斯 表示,这种燃料将根据需要制造,最终将达到足以取代化石燃料的规模。这种燃料可以像今天的汽油一样通过油罐车运输,或通过现有的渠道升级运输。在存储站,在储油站,用过的燃料可以通过任何来源的电力进行再充电,例如太阳能、风能、水力发电、核能,甚至化石燃料都可以。此外,充电也可以在加油站或电动汽车本身进行。后者的充电方式,就跟现在的电池电动汽车一样。
11、发生油罐车事故或渠道破裂怎么办?“纳米电燃料会变成一种像糊状的物质,然后你可以扫起来,”卡佐达斯解释说。如果你不想等它干燥,还可以加入更多水以降低酸度,“然后你就可以用市售的吸尘器把它吸起来。”你不会想把那些东西扔掉。“收集到的东西是电池中最有价值的部分,”他说。“有一些方法可以简单地将活性材料重组为可重复使用的新纳米流体。”从各方面来看,纳米电燃料液流电池在电动汽车和大型系统中的使用似乎都优于锂离子电池。Influit预计,当前一代纳米电燃料,以及该公司围绕其构建的燃料生产、分配和回收所需的整个生态系统,用于电动汽车时的成本应为130美元/千瓦时。相比之下, 锂离子电池的成本约为138美元/kWh。诚然,锂离子电池的成本将在几年内降至100美元/kWh以下,但Influit预计其下一代纳米电燃料将进一退下降,降至50至80美元/kWh左右。下一代系统的能量密度应该是现有锂离子系统的5倍。
12、 这对电动汽车意味着什么。当前的典型电动汽车(EV)电池所占空间大约与装有400升纳米电燃料的液流电池相同。如果纳米粒子占该燃料重量的30%,则电动汽车的续航里程仅为105公里。将这一比例提高到40%,续航里程可达到274公里。在50%时,续航里程达到362公里。而在80%时,续航里程可达724公里(450英里)。这一切都是基于液流电池的存储罐大小保持不变的假设下。DARPA战略技术办公室的项目经理亚伦·柯福德表示,Influit已经达到了50%的目标,并展示了80%的纳米电燃料 。柯福德指出,对于军事用途来说,纳米电燃料电池相较于锂离子电池以及内燃机具有明显优势。在军用战斗车辆中,保护车辆的化石燃料箱至关重要,但这种额外的保护措施会增加很多重量,并要求车辆具有更重的悬挂系统。这种重量反过来又会减少续航里程和有效载荷。而锂离子电池本身就很重,且容易起火,在遭受炮弹击中时也需要严格防护。
13、 相比之下,纳米电燃料电池是防火的,因此重量和安全问题大幅减少。这段视频展示了使用纳米电燃料样本进行的可燃性测试:“在系统层面上,如果我们能使用一种本质上安全的化学物质,我们就不需要在电池本身中使用那么多内部包装,”柯福德说。他补充说,它们也不会释放出太多热量,因此车辆从远处更难被发现。纳米电燃料液流电池的民用应用也令人期待,特别是在航空领域。NASA高级空中机动首席战略师斯塔尔·吉恩表示,电动飞机对消防安全系统的需求减少是一个吸引人的因素。吉恩说,使用纳米电燃料,“你不需要高功率的电缆,你也不会有电磁干扰问题。”纳米电燃料“不断勾选掉所有这些使建造电动飞机变得困难的问题。”
14、美国空军研究实验室的转型能力办公室正在评估纳米电燃料如何在战斗行动中提供帮助。Influit还与一家商业伙伴合作,试验在其电动实用车系列中使用纳米电燃料液流电池。实现纳米电燃料技术的潜力还需要做更多的工作。Influit及其政府赞助者预计,将需要再花两年时间来集成一个封闭循环系统的所有部分,并在各种应用中证明其价值和可扩展性。卡佐达斯表示,到2025年或2026年,世界将准备好认真考虑使用纳米电燃料液流电池为零排放车辆、备用电网、电动公用车辆等供电。有两个可能的障碍阻碍了这项技术的提升:市场力量和竞争技术。
15、 锂离子电池是一种成熟的技术,并拥有一个发展的市场。数千亿美元正被投入到各类型锂电池的开发和改进中,政府在很大程度上资助这些投资。例如,DARPA、能源部和国家科学基金会正在与众多公司合作克服锂电池的限制。欧盟、韩国和其他地区的政府研究机构也在资助类似的研究。为了超越锂技术,Influit将必须说服一些财力雄厚的公司帮助其扩大规模,也许来自于其自身的物流供应链或电动汽车制造商。
Influit Energy技术人员正在组装电池组
16、 技术竞争也是一个挑战。几乎每天都有有关锂离子电池技术取得新进展的消息。中国科学院的研究人员报告称,他们研发了一种711 Wh/kg的锂离子电池。一家中国制造商声称,新的锂锰铁磷电池化学可以让电动汽车单次充电行驶1000公里,并且使用寿命达130年。其他公告涉及快速充电的锂基电池的显著改进,以及使其更安全地用于军用车辆。此外,还有一些非锂基电池化学,例如钠离子和基于石墨烯的电池。在液态金属技术的大型电网电池和利用锂硫的传统液流电池技术方面也有进展。与Influit直接竞争的还包括电子燃料(从捕获的二氧化碳和水使用可再生电力来源制成的合成碳基和碳中性燃料),以及液态有机氢。这两种燃料的目的都在直接取代化石燃料。Volta的罗德比表示,为了让Influit获得市场接受,该公司需要明确纳米电燃料的“市场差异化”是什么。目前看来,这项技术特别适合国防部,后者可能愿意为此支付溢价。作为政府中最大的化石燃料用户,国防部本身可能就足以让Influit Energy实现规模化。当然,纳米电燃料也可能在其他应用中找到自己的位置,比如船舶、火车或飞机。例如,最大的集装箱船可携带约1500万升的燃料。如果其中一部分是可以持续充电的纳米电燃料,那么有可能减少船只的碳足迹。有一个丰富的历史,显示一些看似优越的技术因为来得太早或太晚而无法取代现有技术。纳米电燃料液流电池似乎优于我们今天所拥有的技术。也许它们会很幸运。
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