3月18日,在市科協(xié)舉辦的“學(xué)會(huì)專家談科技促民生”系列訪談中,美國(guó)醫(yī)學(xué)與生物工程院院士、西南大學(xué)潔凈能源與先進(jìn)材料研究院院長(zhǎng)李長(zhǎng)明和重慶市航空學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)楊斌對(duì)“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”進(jìn)行了解密。

單晶硅薄膜太陽(yáng)能電池搭配鋰電池,電能的利用率超過(guò)90%,今后或可用超級(jí)電容器代替鋰電池

動(dòng)力

“‘陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)’是全球首架以太陽(yáng)能作動(dòng)力的飛機(jī),它目前正在完成一項(xiàng)史無(wú)前例的任務(wù)——在不使用任何燃油的情況下進(jìn)行環(huán)球飛行。”楊斌說(shuō),“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”機(jī)翼上鑲有17248片太陽(yáng)能電池板,這些電池板每塊僅厚135微米,相當(dāng)于人類一根頭發(fā)絲的厚度。

不過(guò),為了滿足晝夜飛行的需要,它的發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙中還安裝了633公斤重的鋰離子電池,以進(jìn)行能量?jī)?chǔ)備。這樣,太陽(yáng)能電池板所產(chǎn)生的電量,除了供其日間飛行外,還可以實(shí)現(xiàn)夜間飛行。

“‘陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)’使用的太陽(yáng)能電池板屬于第一代單晶硅薄膜太陽(yáng)能電池。”李長(zhǎng)明稱,作為目前最先進(jìn)、可靠的太陽(yáng)能電池之一,它將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率較高,能達(dá)到23%左右,而且電能的利用率超過(guò)了90%,這在現(xiàn)有的太陽(yáng)能電池技術(shù)中水平已經(jīng)相當(dāng)高了。

李長(zhǎng)明表示,太陽(yáng)能作為清潔能源,有著廣闊的應(yīng)用前景。除了單晶硅薄膜太陽(yáng)能電池以外,目前也有科學(xué)家在開(kāi)發(fā)更多的新型太陽(yáng)能電池,如氧化物太陽(yáng)能電池,其成本只有單晶硅薄膜電池成本的1/4,不過(guò),它還亟待解決使用壽命不長(zhǎng)的問(wèn)題。

“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”是用太陽(yáng)能電池板搭配鋰電池來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)能。今后,在太陽(yáng)能推廣應(yīng)用過(guò)程中,還可以讓太陽(yáng)能電池板搭配超級(jí)電容器,讓超級(jí)電容器作為儲(chǔ)能裝置,實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模地儲(chǔ)能。

“相比鋰電池,超級(jí)電容器的特點(diǎn)就是功率大,能夠瞬間釋放巨大的能量。”李長(zhǎng)明說(shuō),如果“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”用上超級(jí)電容器,或許能解決它如今只能“龜速”上升或下降的問(wèn)題。

李長(zhǎng)明透露,目前,他正在研發(fā)一種電池型超級(jí)電容器,以替代現(xiàn)在廣泛使用的鋰電池,用于手機(jī)或電動(dòng)汽車。“今后電池型超級(jí)電容器用在手機(jī)上,或許能實(shí)現(xiàn)1分鐘就充滿電,而使用時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)1個(gè)星期。”

“穿”了一身用蜂窩狀碳纖維材料做的“衣服”,今后這或?qū)⒃诳纱┐髟O(shè)備中應(yīng)用

材料

楊斌介紹,“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”體型龐大,翼展達(dá)到72米,比波音747客機(jī)還要寬。不過(guò),其重量只有2.3噸,相當(dāng)于一輛小汽車的重量。

它是如何做到減重的?“這是因?yàn)?lsquo;陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)’整體結(jié)構(gòu)的80%都采用了蜂窩狀的碳纖維材料。”楊斌介紹,碳纖維材料的質(zhì)量輕,每立方米僅重25克,密度是紙張的1/3,但其強(qiáng)度卻能達(dá)到飛行要求。大量使用碳纖維材料,也讓它能夠節(jié)約更多動(dòng)力。

“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”的最大飛行高度為8500米,在高空中溫度是相當(dāng)?shù)偷?可能達(dá)到零下30℃。但是為了減輕重量,它并沒(méi)有安裝加熱設(shè)備。那么,它又是如何保溫的?“這也得益于碳纖維材料,它的保溫效果很好。”李長(zhǎng)明表示,“穿”了一身用蜂窩狀碳纖維材料做的“衣服”,讓“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”能抵御高空寒冷。

實(shí)際上,碳纖維材料的用途很多,除了飛機(jī)、汽車、摩托車及建筑等可以應(yīng)用外,日常使用的冰箱、保溫杯等都可采用這種材料。另外,導(dǎo)電碳纖維還具有高導(dǎo)電性、耐腐蝕、耐磨等特點(diǎn),今后或?qū)⒃诳纱┐髟O(shè)備中應(yīng)用,作為其導(dǎo)電元件獲取能量。

“目前,碳纖維材料的成本還比較高,所以還未得到廣泛的應(yīng)用。今后若實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),則將解決這一應(yīng)用瓶頸。”李長(zhǎng)明稱。

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陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)

“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”是目前全球最大的太陽(yáng)能飛機(jī)。飛機(jī)在當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月9日早晨7時(shí)12分(北京時(shí)間3月9日11時(shí)12分)從阿聯(lián)酋首都阿布扎比起飛,開(kāi)始首次環(huán)球飛行。按照此前公布的環(huán)球飛行路線圖,“陽(yáng)光動(dòng)力2號(hào)”環(huán)球飛行總里程為3.5萬(wàn)公里,共停留12個(gè)城市,其中包括中國(guó)的重慶和南京。