Глава 723. Литий-воздушная батарея •
Проект, который круче литий-серных батарей!
Услышав эту фразу, Фань Пэнъюэ вздрогнул, в его глазах мелькнуло удивление, он широко раскрыл глаза.
Для Исследовательского института материалов Чуаньхай, который начинал с искусственной тонкой пленки SEI, батареи, несомненно, занимали большую часть дохода.
А в области аккумуляторов, проект, который был бы круче литий-серных аккумуляторов, он мог придумать только один...
Это была легендарная черная технология: "Литий-воздушный аккумулятор!"
Глубоко вздохнув, Да Ши Сюн подавил шок в своем сердце, сглотнул слюну и спросил: "У тебя есть уверенность в исследованиях литий-воздушных аккумуляторов?"
Причина, по которой он так спросил, заключалась в том, что Исследовательский институт материалов Чуаньхай сам проводил исследования, связанные с литий-воздушными аккумуляторами, но раньше в них вкладывалось очень мало усилий, и они не были выделены в основной проект института, как литий-серные аккумуляторы.
В конце концов, литий-воздушные аккумуляторы, не говоря уже о них, даже все производители аккумуляторов и научно-исследовательские институты в мире вместе взятые не добились никакого прорыва.
До сих пор эта вещь все еще была лабораторным продуктом с бесчисленными дефектами, или даже теоретическим продуктом.
Литий-воздушный аккумулятор: аккумулятор, в котором литий используется в качестве отрицательного электрода, а кислород из воздуха - в качестве реагента положительного электрода.
Он имеет более высокую плотность энергии, чем литий-ионные аккумуляторы и даже литий-серные аккумуляторы. Поскольку его катод (в основном пористый углерод) очень легкий, а кислород поступает из окружающей среды и не хранится в аккумуляторе.
Теоретически, поскольку кислород не ограничен в качестве реагента положительного электрода, емкость литий-воздушного аккумулятора зависит только от литиевого электрода, а его удельная энергия может достигать 5,21 кВтч/кг.
Традиционные литиевые аккумуляторы рассчитываются в Втч/кг, а литий-воздушные аккумуляторы - в кВтч/кг, и по изменению единиц измерения можно увидеть его несравненно превосходные характеристики.
Поэтому с тех пор, как была предложена концепция литий-воздушного аккумулятора, она получила признание во всем мире.
Но, несмотря на то, что за десятилетия исследований было разработано много направлений, до сих пор нет никакого прогресса.
Что касается образцов, которые часто появляются в лабораториях разных стран, можно сказать, что у всех них есть те или иные проблемы.
Поэтому, когда Фань Пэнъюэ услышал эту фразу Сюй Чуаня, он был действительно потрясен.
Если бы они смогли освоить литий-воздушные аккумуляторы, то в нынешнюю эпоху они действительно могли бы сказать, что овладели будущим!
Потому что электроэнергия - это будущее!
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "У меня не так много исследований литий-воздушных аккумуляторов".
"Однако..."
Помолчав, он посмотрел на статью на компьютере и с улыбкой сказал: "Но теория статьи, которую ты читаешь, достаточна, чтобы указать ему направление".
Для литий-воздушных аккумуляторов самый основной механизм на самом деле очень похож на искусственную тонкую пленку SEI в литий-ионных аккумуляторах.
В большинстве случаев роль искусственной тонкой пленки SEI заключается в предотвращении дальнейшего разложения растворенного вещества в электролите батареи путем предотвращения агрегации и проникновения элементов в электролит, или путем направления агрегации, чтобы уменьшить побочные реакции батареи и потери электролита.
А в литий-воздушных аккумуляторах основной механизм заключается в том, как извлечь "высокочистый" кислород из воздуха для подачи в реакцию аккумулятора, и как предотвратить хроническую утечку электролита из литиевого аккумулятора через мембрану.
В настоящее время основное направление исследований литий-воздушных аккумуляторов в разных странах - это создание слоя "пленочного материала", похожего на искусственную тонкую пленку SEI, для изоляции электролита и воздуха, и извлечения кислорода из воздуха для участия в реакции аккумулятора.
И такая пленка, несомненно, предъявляет очень высокие требования к характеристикам.
Будь то изоляция водяного пара, углекислого газа, азота и других газов в воздухе от повреждения самого аккумулятора, или низкая эффективность преобразования электроэнергии, короткий срок службы, проблемы безопасности и т. д. - все это большие проблемы.
Самое главное, что в нынешней технологии литий-воздушных аккумуляторов, сам ее основной механизм окисления-восстановления еще не был четко продемонстрирован.
И с помощью этой статьи, которую он сделал, в сочетании с экспериментальными данными по литий-воздушным аккумуляторам, есть большая надежда на то, что удастся завершить механизм окисления-восстановления литий-воздушных аккумуляторов.
Если есть механизм, и на его основе проводятся исследования и разработки, сложность разработки технологии литий-воздушных аккумуляторов снизится как минимум вдвое!
Это также одна из причин, по которой Сюй Чуань с самого начала выбрал электрохимию в качестве точки прорыва для реконструкции теоретической модели расчета химических материалов.
Поскольку реакция литий-воздушных аккумуляторов относится к электрохимии, то, если пойти по этому пути, возможно, они будут не так уж далеки от литий-воздушных аккумуляторов, которые более совершенны, чем литий-серные аккумуляторы.
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Очень просто, сначала институт совместно с компанией сетевых технологий преобразует эту статью в математическую модель, а затем соберет экспериментальные данные, связанные с электрохимией и литиевыми батареями, для ее заполнения".
"После того, как будет создана математическая модель квантовых вычислений микроскопического процесса электрохимической реакции, можно будет начать исследования литий-воздушных аккумуляторов".
Фань Пэнъюэ кивнул, вздохнул и спросил: "А направление? По какому пути идти?" В отличие от литий-серных аккумуляторов, литий-воздушные аккумуляторы в настоящее время находятся на переднем крае исследований аккумуляторов, и хотя разные страны проводят исследования, из-за сложности ни один путь не занимает действительно доминирующего положения.
Что касается литий-воздушных аккумуляторов, то в настоящее время существует несколько направлений исследований, а именно: разработка "более стабильной системы электролита", исследование улучшения материала положительного электрода, исследование нового материала отрицательного электрода литий-воздушного аккумулятора, повышение безопасности и стабильности аккумулятора и т. д.
Каждый из этих путей имеет определенные результаты, но сказать, что какой-то из них имеет подавляющее преимущество, нельзя.
Кто-то может сказать, разве я не могу исследовать все? Извлечь преимущества каждого пути, и в конечном итоге объединить их в одно направление и одно исследование.
Теоретически эта идея возможна, но проблема в том, откуда возьмутся ваши средства на исследования?
Исследования по одному пути уже требуют огромных затрат, не говоря уже о том, чтобы исследовать все пути одновременно.
И если отбросить средства на исследования, то одновременное исследование всех направлений еще более нереально.
Потому что одновременная разработка всех путей требует учета слишком многих вещей.
Если сложность исследования одного пути равна "100", то сложность одновременного исследования всех путей может возрасти до 10000, или даже выше.
Потому что вам нужно учитывать сочетание каждого материала, параметры каждой реакции, а также учитывать его электропроводность, химическую стабильность, срок службы и другие аспекты. Сложность возрастает экспоненциально.
Услышав этот вопрос, Сюй Чуань задумался и сказал: "Направление в конечном итоге можно определить по результатам экспериментальных данных и вычислительной модели".
"Но по сравнению с такими путями, как электролит, я лично более оптимистичен в отношении пути мембраны".
Помолчав, он продолжил: "Конечно, сейчас главное, чтобы институт сотрудничал с компанией сетевых технологий, чтобы сначала создать математическую модель. Когда модель будет создана, и у нас будет достаточно данных, мы, естественно, сможем провести анализ на основе экспериментальных данных".
Как он только что сказал, у него не так много исследований направления исследований литий-воздушных аккумуляторов, и он не знает направления исследований литий-воздушных аккумуляторов.
Согласно траектории развития прошлой жизни, эта технология не имела никакого прогресса до 2035 года. Кроме того, он сам не особо входил в эту область, и теперь исследования в области литий-воздушных аккумуляторов могут идти только шаг за шагом.
К счастью, Исследовательский институт материалов Чуаньхай за эти годы развития накопил определенный опыт в области литиевых аккумуляторов.
Хотя этот опыт не может сравниться с опытом старых исследовательских институтов и лабораторий, но в сочетании с квантовой теорией микроскопического процесса электрохимической реакции, выбор подходящего направления исследований не является проблемой.
Напротив, Да Ши Сюн Фань Пэнъюэ слегка нахмурился и сказал: "Если это так, то в предварительных экспериментах нам придется провести большое количество экспериментов с литиевыми батареями разных путей, чтобы получить достаточно данных для заполнения модели".
"Таким образом, расходы на финансирование, боюсь, будут немаленькими".
Использовать модель для поиска направления, естественно, можно, но этот путь основан на анализе большого количества экспериментальных данных.
И каждые экспериментальные данные нужно получать путем экспериментов, эксперименты не сложны, но сложность заключается в большом количестве экспериментов, соответствующих большому количеству средств, средства - это ключ.
Сюй Чуань кивнул и сказал: "Я знаю, это самый глупый способ, но и самый надежный".
"Что касается средств, то если удастся решить проблему литий-воздушных аккумуляторов, то любые вложения будут оправданы. Об этом тебе не нужно беспокоиться, я их предоставлю".
Для научных исследований вложение средств необходимо.
Нет ничего более затратного, чем заниматься научными исследованиями, но и нет ничего более прибыльного, чем успех в научных исследованиях.
Литий-воздушные аккумуляторы - это огромный рынок, и если удастся занять на нем лидирующие позиции, даже не нужно монополизировать, этого будет достаточно, чтобы окупить затраты и принести огромную прибыль.
Фань Пэнъюэ кивнул, немного подумал и сказал: "Хорошо, я все устрою. До Нового года сделаем предварительную подготовку, а после Нового года можно будет официально запустить соответствующий проект".
"Кстати, ты будешь участвовать в разработке литий-воздушных аккумуляторов? Или будешь действовать так же, как и при разработке литий-серных аккумуляторов?"
Сюй Чуань немного подумал и ответил: "Посмотрим, если у меня будет время".
У него много дел, и хотя литий-воздушные аккумуляторы очень перспективны, но, если посчитать время, то в следующем году в Синчэне может быть завершено строительство большого адронного коллайдера.
По сравнению с этим, это более важно, и он действительно не обязательно сможет найти время для изучения литий-воздушных аккумуляторов.
В конце концов, и темная материя, и гравитон связаны с прогрессом и развитием физики и даже всей цивилизации, и это те области, которые его больше интересуют.