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研究小组用“动力服”充电,作为电动汽车和宇宙飞船的新型电池

技术工程 2022-06-01 21:53:50

electric car Credit: CC0公共领域中佛罗里达大学的科学家们正在用一种实验电池充电,这种电池能够彻底改变汽车和宇宙飞船的制造方式。通过改造能源的概念,UCF的一个研究小组正在创造一种轻质电池,这种电池可以兼作车辆的外壳,该小组称之为“动力服”项目。

托马斯说,在UCF工程学院教授贾扬·托马斯的领导下,该小组计划通过纳米技术来实现这一目标,纳米技术是一种超级电容器复合材料,包括以扇形结构排列在碳纤维上的石墨烯。

“它的优点是重量轻,可以增加里程,因为你减少了汽车的重量,除此之外,你可以像你的电池一样在相同的复合材料中储存能量,”托马斯说,他在UCF纳米科学技术中心进行研究。

在减轻重量的同时,该套装被认为可以将电动汽车的行驶里程增加25%至30%;托马斯说,相当于每次充电行驶约200英里。这套衣服可以像电池一样通过充电获得能量,也可以在汽车刹车时获得能量。

“它的充放电循环寿命是电动汽车电池的10倍,”托马斯说。

这种太空服能够重新利用刹车时获得的能量,这就是研究小组成员迪帕克·潘迪将他们的动力服与漫威的科幻小说《黑豹》联系起来的原因。

“黑豹,你知道无论你向他射击什么,他的盔甲都会吸收能量并重新利用它。这正是我们正在做的事情,”潘迪说,他是一名博士生,从四年前开始就一直致力于这个项目。“当你刹车时,[这套衣服]会吸收能量,然后当你看到绿灯并踩下油门时,它会立即放电并产生高强度的电流,给你最初的推动加速度。”

瓦坎达国王T'Challa使用他的动力服——能够储存震荡产生的能量——在韩国釜山的霓虹街道上追逐一辆雷克萨斯。UCF并不打算做任何具有爆炸性的事情。事实上,恰恰相反。UCF汽车动力服根本不会爆炸——至少这是目标。

毕竟,将电池放在汽车外部在发生碰撞时可能会有问题,但爆炸不会对UCF的宇航服构成威胁。

“在这种情况下,我们使用水基电解液。所以,你不需要担心汽油或任何可能着火的材料,”托马斯说。

但是水本身也存在一个问题,因为电池不能容纳每个电池的电量。然而,通过使用一种称为“不对称超级电容器”的技术,电池可以非常接近每个电池的标准电荷。典型的锂离子电池每节电池可容纳3.4伏电压。潘迪说,UCF的不对称超级电容器可以容纳2.2。

“我们相信我们可以进一步加强这一点,”他说。

目前,研究小组只开发了一个遥控汽车的小型原型——这套衣服本身看起来几乎让人想起黑豹的黑色鳞片表面在灯光下闪闪发光的方式,尽管碳纤维材料不像漫威虚构的金属“vibranium”那样昂贵,但仍然相当昂贵。

航空航天公司正朝着使用碳纤维作为建筑材料的方向发展,因为它既轻又坚固。对UCF来说,碳纤维非常适合导电。然而,动力服正在寻找其他更便宜的外壳材料。

托马斯说:“基本上,我们仍在研究这些材料中的一些,它们比碳纤维便宜10倍,对这种类型的研究有用。”他说,托马斯没有透露这些材料可能是什么,因为目前它们有点像商业秘密。

托马斯的小组在充电约一分钟后,看到了其为玩具车轮子提供动力的复合材料的成功。当这种复合材料被连接到一辆装有电池的玩具车上时,它的轮子在快速转动时发出很高的声音,这让托马斯和潘迪很高兴。

该小组正在与美国国家航空航天局的科学家合作开发未来太空旅行和卫星开发的技术。然而,美国宇航局拒绝对此事发表评论,解释说它对披露有法律上的担忧。然而,在UCF发表的一篇文章中,该项目的研究报告的合著者卢克·罗宾逊说,“经济内部以及未来的太空探索都有很多潜在的注入点....在我看来,这是技术准备水平的巨大进步,使我们能够达到NASA任务注入所需的水平。”

至于准备程度,该项目接近NASA使用的理想水平;托马斯说,但商业用途的开发可能需要大约五年时间。但是一家未透露姓名的汽车制造商已经对动力服表示了兴趣,并正在与托马斯和他的小组讨论其应用。

“让这种产品出现在电动汽车或航天器上,这是一个梦想,对吗?”托马斯说。

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