如果手机也能当电池用?

2024-03-22 生活常识 关注公众号
英国工程师发明空气储能技术用于解决可再生能源储藏难题。目前,他们考虑采用"抽水蓄能"和大型储能锂电池等多种方法。然而,考虑到锂资源稀缺、环境污染等问题,上述方法效果有限。因此,英国工程师尝试创新性的气体充气电池方案,以期解决可再生能源储藏难题。该方案不仅能有效储能,还能在一定时间内保持良好的性能,符合需求。

不久前,英国的工程师已经成功发明出了用空气储存能源的技术,只不过,他们为什么要发明出这样一种技术?

用来储存可再生能源

如今,人类所消耗的能源当中,至少已经有20%的能源是可再生能源,并且这一比例还将不断扩大。另外,用来生产可再生能源的技术也日趋发展。但是,在此过程中,一个重要的问题暴露出来了,那就是可再生能源的储存问题。

工程师可以随意地操控由煤炭和石油所产生的能源。当人们对电量的需求少时,可以减少化石燃料的燃烧,从而达到节省燃料的目的;当人们对电量的需求增长时,工程师可以及时添加化石燃料,从而满足人们的需求。

然而,可再生能源就不能这样了。以太阳能为例,情况往往是:在早上,太阳能供大于需,此时的可再生能源不仅能满足人们的需求,而且还有盈余,但由于没有储能设备,那些用不完的太阳能就只能浪费掉了;到了晚上,由于没有了太阳,这时的太阳能大大地减少,而人们在家中会同时使用其他电器,用电不仅没有减少,甚至还有增加。这种供需矛盾如果不能解决,太阳能等可再生能源的推广就会遇到瓶颈。

为了解决可再生能源的储能问题,英国工程师就发明了用空气来储能。但是,英国工程师为什么不直接使用锂电池,而是专门发明出这样一种新技术?

空气充电,好处多多

实际上,工程师们已经设想和模拟其他各种各样的方法了。例如,有这样一个“抽水蓄能”模型,把多余的可再生能源用来抽水,然后利用这些水来制造一个瀑布,这条瀑布会推动涡轮机来进行发电。但这个蓄能方法受限于地理条件,只能用于有丰富水资源和较高的高低落差之地。

工程师们还曾试过制造巨型的蓄能锂电池。但是锂本身就是一种稀缺且昂贵的资源,在开采锂以及处理报废巨型锂电池的过程中会对环境造成严重的污染。而且,这种巨型锂电池的使用时间最长只有10年。使用其他改进的电池也不行,澳大利亚已经在研制使用各种不同的电池电解液来储存可再生能源,尽管这项技术很有前景,但其制造价格昂贵,更重要的是,它会向空气中释放有毒的化学物质。

而空气就没有前面提到的各种局限性。用空气来储存可再生能源,不仅很少受地理条件的限制,储能效率很高,原料来源环保,而且空气本身就是可循环利用的。

液化空气来发电

当空气被冷却到-196℃时,它会变成液态。在利用空气储能的工厂中,把空气冷却到-196℃所使用的能源就取自多余可再生能源。液态空气随后会被储存到极其隔热的大型钢制气罐中,这种大型钢制气罐工作原理和功能类似于保温瓶,只不过它的效果会更好一些。

根据能量守恒定律,物质的能量不会凭空产生和消失。空气之所以能够冷却,其原因就在于它的“热能”被移出来了,而这被移出来的热能会被储存到另一个地方。到了晚上,需要补充发电能源时,这些储存在另一个地方的热能就会直接用来加热液化空气,而不需要工程师额外燃烧其他燃料来提供热能。

此时,被加热的液化空气会瞬间汽化,转化成体积为700倍的强劲气流,这股强劲气流又会推动涡轮发电机来进行发电。到了早上,工厂会重新补充空气,而这补充的空气就直接来自于当地的空气。通过计算,跟“抽水蓄能”、流体电池和巨型锂电池相比,空气的储能效率仅次于巨型锂电池。另外,空气还有两个它们所没有的优点,那就是环保和可循环利用。

用来冷却空气的工厂可以建在平原和一些高低落差不是太高的地方。另外,人们还可以在大型农场附近建造这种工厂,而且在工厂中,人们可以额外建造食物冷藏室,用已经液化了的冷空气来冷藏食物,这样,又能省下不少的能源。

第一座冷却空气的工厂已经在英国的曼彻斯特城落成。如今,该工厂晚上正在为附近的5000户人家供电。也许在不远的将来,晚上,就连我们的电器也有可能是由液化空气来供电的。

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生活常识 09.15
新疆成功开展‘同种异体劈裂式双侧肺叶移植术’,填补了区域的医疗空白

新疆成功开展‘同种异体劈裂式双侧肺叶移植术’,填补了区域的医疗空白

新疆维吾尔自治区人民医院成功完成了新疆首例"同种异体劈裂式双侧肺叶移植术",马先生已康复。

生活常识 09.15
王者翅膀之下:神秘美丽的蛇头蛾——揭秘昆虫界中的顶级雌性

王者翅膀之下:神秘美丽的蛇头蛾——揭秘昆虫界中的顶级雌性

近日,科研人员在云南省临沧市镇康县境内发现了世界上体型最大的蛾类——乌桕大蚕蛾,它被誉为“帝王蛾”。这一发现引起了人们对自然界的深入研究。尽管乌桕大蚕蛾的形象与其他鳞翅目昆虫相仿,但在触角形态和活动习性上存在明显差异。在昆虫界,乌桕大蚕蛾更常被认为是美丽的象征,但也给农业带来了困扰。这项研究表明,生物多样性是我们宝贵的财富。

生活常识 09.15
未来实验室:掌握合成生物技术,探索合成生物制造的新领域

未来实验室:掌握合成生物技术,探索合成生物制造的新领域

合成生物人造肌肉材料。

生活常识 09.15
白术与白芍:市场需求旺盛,价格走势保持上涨趋势

白术与白芍:市场需求旺盛,价格走势保持上涨趋势

由于灾情导致产量下降和资本压货炒作,昆明地区的白术和白芍价格近期呈现大幅度上涨趋势。商户普遍反映这是因为产品上市之初价格较高,随后受市场供需关系影响,价格逐渐上涨。尽管昆中药并未对终端售价作出调整,但在部分品种上进行了小幅度价格调整。另外,由于供应紧张,市场上出现了以优质材料替代较低价值原料的现象。部分中药消费者的感受较为明显,他们呼吁提高白术、白芍等药品的价格回归市场正常水平。

生活常识 09.15
我国西南地区首次发现了鸭嘴龙,命名为长生黔江龙

我国西南地区首次发现了鸭嘴龙,命名为长生黔江龙

重庆市规划和自然资源局宣布,黔江正阳组发现的长生黔江龙化石成为国内首个被正式命名的鸭嘴龙类恐龙,具有重要意义。这一重大发现有助于推动生物地理学的研究进程,揭示恐龙灭绝的原因和模式,同时也可能为我们提供更多的关于地球历史的重要线索。此外,长生黔江龙化石的发现还促进了西部地区恐龙化石的资源开发,对保护区的管理和维护起到了积极的作用。

生活常识 09.15