问世一周就夭折?专家质疑马斯克革命性太阳能产品

 尽管特斯拉完全收购 SolarCity 的交易还未最终达成,但在上周,马斯克高调发布了两款能源新品,分别是集成太阳能瓦片和新款储能电池 Powerwall 2。两款产品凭借颠覆传统的高颜值,让马斯克将「性感」从电动汽车领域带入到能源行业。


(马斯克描绘的未来太阳能使用场景 来源:Tesla)

发布会后,多家知名媒体对特斯拉发布的新品给予了很高评价。Bloomberg 认为,「在更多细节透露出来前,一切还不好说;但目前来看,特斯拉的太阳能屋顶非常令人期待。」Fourtune 表示,特斯拉新发布的太阳能屋顶,「为自家的电动汽车增加了更多的功能」;BusinessInsider 则表示,马斯克让太阳能系统变得更加「性感」。

尽管如此,仍然有不同的声音存在。全球多位知名专家、教授,从能效表现、使用成本、安全性等三个方面,对特斯拉太阳能新品提出了质疑。

能效表现的质疑

尽管马斯克在发布会上表示,特斯拉太阳能瓦片的能效「能达到传统太阳能面板发电效率的 98%」,但葡萄牙皇家科技研究院的材料学家 Rodrigo Paiva Martins 并不这么认为。Martins 目前专注于薄膜太阳能电池的研发,他认为「从实用性角度来看,特斯拉新推出的太阳能面板很难有足够高的能效。」因为与传统太阳能面板 10% 的能效相比,太阳能瓦片的能效估计只有 3%-4%。如果想提高能效,必须改进制造工艺。

这种质疑声得到了另一位专家的认同。在荷兰特文特大学工业设计教授 Angèle Reinders 看来,发布会上马斯克并没有透露太阳能屋顶所采用的技术,尽管他声称能达到传统太阳能面板的 98%,但在现有技术条件下,这是很难实现的。

使用成本的质疑

美国劳伦斯伯克利国家实验室的屋顶太阳能研究专家 Yet Ronnen Levinson 认为,消费者所处的地区和当地电价是需要考虑的因素。因为购买和安装太阳能屋顶花费不菲,如果消费者所处的地区光照条件并不好,在较低的太阳能面板能效下,安装特斯拉的面板可能并不是一个好的选择。

另外,每个地区的并网政策也不一样,消费者通过太阳能系统所产生的电量能否并入当地电网,也是需要考虑的一个因素。否则,消费者将很难收回太阳能面板的投资成本。这种情况下,消费者还不如使用电网提供的电力。

安全性的质疑

马斯克在发布会上表示,特斯拉太阳能瓦片所采用的玻璃材质,与传统屋顶相比,耐受力更强,使用寿命是传统屋顶的 2-3 倍。但是 Reinders 教授认为,在严寒天气下,玻璃算不上理想的材料。

挪威科技大学太阳能电池研究专家 Petter Jelle 教授也发表了类似的观点。他认为特斯拉的屋顶太阳能产品在极端天气环境下——风雪、冰冻、大风、暴雨,以及紫外线,等等,能否接受考验,还有待后续观察。

在第四能源看来,以上专家教授都属于业内人士,他们的看法值得关注,且应该得到特斯拉工程师们的重视。然而,不论现阶段实际条件如何,马斯克已向人类描绘出了这样一幅图景:通过使用太阳能,点亮人们的日常生活,并为交通提供源源不断的动力。这和当初爱迪生发明灯泡,一样激动人心。

100% 使用可再生能源,这难道不正是人类在能源领域的终极目标吗?也许这一次,马斯克又走在了人类最前沿。

**本文作者张龙华,文章首发第四能源(微信号:FourthEnergy),转载请与作者取得联系。

图片来自网络,如有侵权,请告知删除。题图来自YouTube。

TECH2IPO/创见

你知道为什么新手机越来越无聊吗?就因为这些「科幻」电池还没投产

在生活中,电池是最重要的化学用品之一,也是人们目前最渴望改变的东西。由于电池质量的问题,导致的其膨胀变形、燃烧甚至爆炸,这种风险不但危害到人们的生命,还给人们带来了极大的恐慌。

在安全问题之外,电池容量是目前需要迫切改变的重点之一,各种没电也称为了光明正大又正常的借口,人们不得不借助各种各样的备用电池、移动电源来解决燃眉之急。大电量、小体积的电池一直是人们追求的目标。

而人们对电池的要求还体现在充电速度上,如果可以在几秒钟给手机充满电,这对于使用者来说必然也是一件非常幸福的事。

然而目前常见的锂电池技术是在 20 世纪 70 年代发明的。锂的密度很低,在重量上比其他材料具有较强的优势,在研究人员将其改造成安全易用的电池后,索尼于 1991 年生产出了第一款锂离子电池。早期的所有锂离子电池使用的都是液体电解质,即电池有漏液风险。在 1994 年,商用聚合物电解质出现了,这种聚合物的出现让电池的使用更加安全,同时也让电池的形状有了飞快的变化。到了 2009 年,第一款锂聚合物电池终于出现在消费者的手中。

由于目前各行各业对电池严重的依赖,使得电池这种造价低廉的产品进步十分缓慢,新的技术从开始实施到生产出产品需要较长的时间周期。虽然现在的电池每年以百分之五的水平进行提高,现代的电池离安全好用还差得很远,寻找锂电池的替代方案才是正确的选择。

有哪些电池能接过锂电池的重担呢?

镁电池

目前很多人都对镁基充电电池产生了兴趣,从微观上看,镁比锂多了一倍的最外层电子,镁电池的能量密度理论上是锂电池的两倍,同时镁电池的充放电过程也会更安全。在使用的时候,由于锂电池在循环使用的时候会产生锂枝晶结构,造成电池容量的下降,更严重的问题在于如果锂枝晶持续生长,会刺穿电池中的薄膜,引发电池短路出现更严重的危险。而镁电池不具有这样的问题,同时即便是镁暴漏在空气中,也不会像锂一样与空气进行反应。更安全。

目前对于镁电池来说,没有合适的电解质才是镁电池面对的问题。除此之外,镁电池低温电压比锂电池低很多,在目前的情况下,电压改变才是比较严重的问题。

然而,在 2016 年初,丰田根据储氢方面的研究,发表了一篇关于新型电解质的研究。虽然距离生产镁电池还有一定的距离。但还是给镁电池扎了一针强心剂。

石墨烯电池

石墨烯是单层原子厚的二维材料,在 2004 年曼彻斯特大学发现。这种材料有很多非常出色的特性。石墨烯的导电能力、强度和超薄的特点,使得人们用石墨烯来改善电极结构,并能提高现有的电池效率,稳定材料状态,延长使用寿命。

最令人兴奋的发现是石墨烯超级电容器。电容器本质上和电池是一样的,都是存储电量的器件。但是电容器充放电的速度要比常规的电池快得多,但是电容器的能量密度相比电池要小一些。电容还存在的问题是,一个充满电的电容器,即便没有使用,电量也会不停的下降,比电池放电快得多。

石墨烯超级电容器理论上的能量密度非常大。当然在充电速度上和电容是一样的,比电池快得多,大约是常见电池充电速度的三十倍。在超级电容器的内部没有电解液进行物理上的变化,所以几乎不会受到和普通化学电池一样的损耗。虽然具有很多优点,但是超级电容器离应用还有很远的路要走。到目前为止,这项技术还只能在实验室中使用。

从材料的角度讲,石墨烯出现的年头非常短,对此人们还需要更多的研究。从目前的需求上看,超级电容器最先应用的方向就是电动汽车了,如果能成功应用,会大幅缩短电动汽车的充电时间,同时也让电动汽车跑的更远。

新型锂化学电池

还有两种不同于以往的锂电池也是值得注意的,第一种是锂-硫电池,这种电池使用硫碳电极和硫化锂电解质代替了锂电池中的原有部分,按照这种方式做出来的电池的实际能量密度已经比锂电池提高了两倍。但该电池目前的缺点有以下几方面,电解质不稳定、充电慢、使用寿命短、发热比较高。

锂-硫电池在某些特殊又小众的领域已经应用一段时间了,虽然一直没有什么革命性的突破。同时奥克斯能源也在测试这种电池在电动汽车上的性能。然而手机用户肯定要等一阵子了。因为索尼预测在 2020 年这种电池只比普通锂电池性能高 40%。

而另一种锂电池是锂空气电池,它的原料是用大气中的氧气和电池中的锂,这种电池理论上的能量密度具有压倒性的优势。但是目前这种电池的充放电效率比较差,污染环境的概率比较高和而且有燃烧的风险,因为电池的反应原理就是利用锂与氧气燃烧。

虽然很久之前就有锂空气电池的消息,但是这种电池被冷落了很久,直到 5 年前人们对电池的要求越来越高,这个电池又开始在研究领域活跃起来。

当然,金属空气电池并不只有锂空气,还有很多其他的金属空气电池一同在发展。比方说锌空气电池,是目前最小的长寿命电池,广泛用于助听器等方面。铁空气电池和铝空气电池也是锂电池潜在的替代品。

其他

环境问题和无处不在的移动需求,促使了电池领域的不停进步。生物技术、纳米技术、燃料电池都被提起了太多次,有无数种制作电池的方式和材料。

一般说来,判断电池前景的方法主要依据这几点,部分研究机构或者研究者为了赚取研究经费,会过分夸大某些研究的前景。而某些有稳定经济来源的机构,发表的论文具有更高的可信性,但这并不能保证新技术是必然可行的。

在可预见的未来,锂电池还是有很大潜力的。这点看三星就知道了,虽然有强大的研发实力和资金但是仍然使用锂电池。

( 图片来自 flickr )

**本文作者赵盖子,文章首发头条,微信公众号【烯引力】-不仅仅是石墨烯,烯引力致力于发现全球范围的新材料趋势。转载请与微信号 t2ipo001 联系,并保留本信息。未包含本信息的转载将受到侵权投诉。

TECH2IPO/创见

人人都能当川普:这款 VR 游戏让你体验竞选美国总统的快感

还有不到五天,全球吃瓜群众高度关注的 2016 年美利坚大统领竞选就要水落石出公布结果了;鉴于本次竞选的荒谬、愚蠢外加超现实程度堪称空前绝后,众多看热闹不嫌事儿大的好事之徒趁机放肆恶搞几乎是天经地义的反应——就在最近,一款名为《Trump Simulator VR》的虚拟现实游戏堂而皇之地登上了 Steam,好吧,让我们也来尝尝当一把口无遮拦多金大佬是个什么滋味吧。

这款游戏的内容非常简单:你戴上 Vive 头显,然后你就会发现自己置身于川普的一间办公室——或者化妆间,看你如何看待这位总统候选人而定——当中;然后,你可以像一位大人物一样,体验一下识字积木叠叠乐、识字拼版滑滑乐以及梳打饼干喂小鸟的快乐——总体而言,和你四岁时在幼儿园中班能做的事儿相比之下无甚差别;满打满算,这款游戏可以带给你差不多五分钟左右的乐子,折合成本应该是一块二毛钱人民币一分钟——没错这东西不是免费的,实际价格如前文所示(一块二乘以五等于六,且不打折,十足可恶)。

虽然从单位时间价格来看不甚划算,但考虑到《Trump Simulator VR》的开发时间只有区区不到 50 个小时(开发者总计一名,嗯)而已,这个结果确实也没什么好意外的。就 SteamSpy 的统计来看,目前买下这玩意体验了五分钟之后立马退票的玩家大有人在,诸位不妨如法炮制一番——反正无论结果如何,下周三之后这款游戏唯一的下场就是无人问津,不是吗?

(本文图片来源:《Trump Simulator VR》 Steam 官方商店页面)

TECH2IPO/创见