液流電池將為電動飛機(jī)提供更加安全和更高能量密度的動力

時間:2018-10-30 16:54來源:國防科技信息中心 作者:李豐羽
點(diǎn)擊: 次
      阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）在參與美國宇航局（NASA）發(fā)起的早期可充電液體電池技術(shù)調(diào)查時表示，采用流體儲能方案的電動飛機(jī)，可以同其他采用燃油作為能源的飛機(jī)一樣飛行。這種液體電池不存在類似鋰電池受熱失控或起火的風(fēng)險。
 
       該機(jī)構(gòu)正在研究的納米電燃料（nano-electrofuel，NEF）液流電池可以通過輪緣驅(qū)動（rim-driven）電機(jī)為飛機(jī)提供安全、清潔和安靜的推進(jìn)動力。這類電池具有如下特征：
 
       流體可充電電池具有非爆炸性的能量存儲功能
 
       NEF電池的能量密度高于固體鋰離子電池
 
      流體重新填充油箱的速度高于電池充電速度
 
       非爆炸性儲能技術(shù)源自美國宇航局阿姆斯特朗飛行研究中心（Armstrong Flight Research）主持開展的“用于飛行研究的水系快速充電電池集成項目”（Aqueous Quick-Charging Battery Integration for Flight Research，Aquifer）。美國宇航局格倫研究中心（Glenn Research Center）是該項目的聯(lián)合首席研究機(jī)構(gòu)。
 
       NEF電池利用液流電池驅(qū)動帶正負(fù)電荷的充電流體流動。在電池內(nèi)部，水基流體在離子交換膜的兩側(cè)流動，產(chǎn)生電流的方式與燃料電池相同。電池的能量存儲容量受到油箱容積限制，而非電池尺寸，電池的功率是膜面積的函數(shù)。
 
       NEF液流電池由伊利諾伊理工學(xué)院阿貢國家實驗室及其創(chuàng)業(yè)公司Influit Energy開發(fā)。該技術(shù)將電池活性材料的納米顆粒懸浮在水基液體電解質(zhì)中，該液體電解質(zhì)可在用戶定制設(shè)計的液流電池單元中多次充電和放電。
 
       該技術(shù)使液體能夠在一個裝置中充電，并在另一個裝置中放電，從而將能量和功率分離。充電后的液體可以采用跟航空燃油相似的方式進(jìn)行儲存，實現(xiàn)液體快速重新加注，而不是在飛行間隔中采用較為緩慢的電池充電方式。飛機(jī)油箱可以是任意尺寸和形狀。液體安全、不易燃，可用于冷卻電池和電機(jī)。
 
       液流電池并不是新鮮事物，但此前由于泵送液體的能量儲存材料溶解量受到限制，導(dǎo)致當(dāng)時設(shè)計的電池能量密度較低。Influit公司表示，通過表面處理可以使納米粒子濃度達(dá)到80％。NEF電池的活性材料比例可以達(dá)到65％，相較而言，固體鋰離子電池的活性材料只有35％。
 
       短期來看，NEF電池的能量密度比鋰離子電池高1.5倍以上。今年6月，美國宇航局電氣工程師Kurt Papathakis在亞特蘭大舉行的2018年美國航空航天航空學(xué)會年會上介紹了Aquifer項目，大致描繪了項目的技術(shù)路線圖。通過該路線圖，NEF電池的能量密度將達(dá)到鋰離子電池組的兩倍以上。
 
       目前，NEF液流電池原理樣件的功率水平為每平方厘米若干毫安（mA）級。如果獲得資助，美國宇航局的研究成果將在2020財年提供第一代NEF技術(shù)，其電流密度達(dá)到100 mA /cm2，系統(tǒng)級比能量達(dá)到125 Wh / kg或350 Wh / L，性能優(yōu)于鋰離子電池。
 
       隨著工業(yè)成本分?jǐn)�，未來的功率目�?biāo)將升至200 mA /cm2，比能量為530 Wh / kg，達(dá)到鋰離子電池的兩倍。Papathakis表示，2023年NEF的能量密度可能高達(dá)750 Wh / kg，相比之下，這一時期鋰離子電池的能量密度預(yù)測值為325 Wh / kg。
 
       在電池活性材料放電結(jié)束前，流體燃料不斷被泵送流過液流電池。燃料可以在地面進(jìn)行再次充電，此時可以利用太陽能或風(fēng)能來消除生命周期中的溫室氣體排放。
 
       Papathakis表示：“我們已經(jīng)完成了多次循環(huán)充放電的演示驗證，觀察到了最小退化到零的情況。與鋰離子電池不同，NEF不會因為充電容量超過80％或放電低于20％而付出充放電次數(shù)的代價。”
 
       在Aquifer理念中，液流電池將與輪緣電機(jī)集成驅(qū)動無軸風(fēng)扇。電池將安裝在風(fēng)扇罩內(nèi)部的電機(jī)后方，從而消除較長的高壓配電線路，最大限度地減少了電磁干擾。風(fēng)扇設(shè)計方面去掉了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將減少阻力、提高效率。
 
       Papathakis表示：“輪緣電機(jī)噪音較小，美國宇航局格倫研究中心在美國情報高級研究計劃署（Intelligence Advanced Research Projects Activity）的Great Horned Owl項目中對采用有軸電機(jī)方案的超靜音無人機(jī)進(jìn)行了測試。這種情況下導(dǎo)致電機(jī)滾動軸承過大。Aquifer可以采用空氣或磁軸承。”
 
       Papathakis還表示：“由于NEF沒有火災(zāi)危險，并且可以快速加油，因此適用于航空應(yīng)用。同使用汽油或煤油相似，可以通過增加燃料來提供更為強(qiáng)勁的動力，也可以通過攜帶更多的燃料來增加航程。”
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 液流電池 電動飛機(jī) 動力
作者：李豐羽 ，如若轉(zhuǎn)載，請注明出處：http://tyubcd3.cn/wenshuo/sc/2018103027062.html
看完這篇還不夠？如果你也也是同行業(yè)需要發(fā)布您的新聞報道，請 戳這里 告訴我們！
免責(zé)聲明：本文僅代表作者個人觀點(diǎn)，與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請在一周內(nèi)進(jìn)行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡
專題
相關(guān)新聞
本月熱點(diǎn)
歡迎投稿
聯(lián)系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時用@替換#
電話：010-56284224
在線投稿
微信公眾號