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让空气成为动力——银凤翔教授和他的锂空气电池人物档案

发布日期:2014-07-03  来源:科技局  浏览次数:  字号:〖
  银凤翔,北京化工大学常州先进材料研究院教授,2012年江苏省科技创新团队领军人才。近年来,致力于清洁能源催化新材料的研究工作。在电化学催化、非均相催化、表面科学与技术、纳米催化材料及化学反应器设计等领域取得一系列创新成果。
  特斯拉的问世,带动了全球电动汽车产业的发展。有专家认为,在车用电池技术未取得根本性突破前,纯电动汽车市场空间有限,特斯拉也是如此。
“100多年前,科学家就有了让空气成为能源的想法,今天,我们正通过实验,让梦想一步步逼近现实。”北京化工大学常州先进材料研究院教授银凤翔说,目前电力储存系统主要有铅酸、镍酸、镍隔、锂离子、金属-空气等二次电池。其中,锂离子电池具有放电电压高、能量密度大、循环寿命长、绿色环保等优点,已广泛应用于手机和笔记本电脑等领域。但由于受到嵌入正极理论比容量的限制,能量密度难以突破。
  当前,困扰电动汽车快速发展的关键部件在于电池。现有的锂离子汽车电池充一次电,理论值最高可以跑160公里,而锂空气电池充一次电可以跑1000多公里,是锂离子电池的10倍多。但其重量,只有锂离子电池的10%。
  锂空气电池主要由金属锂负极、含有可溶性锂盐的有机电解液以及空气电极(正极)构成,其工作原理就是通过空气电极中的催化剂与氧气的反应,转化成电能。其中,氧气来自于空气,这种能源理论上将取之不尽。
  7年多来,银凤翔教授在催化剂的研究上倾注了全部精力。国际上,科学家大多把贵金属铂作为催化剂的活性成分,他却在普通金属中苦苦寻找产业化的方向。“我们研究的最终目标是让锂空气电池走进千家万户,铂金太贵重且储量有限,普通人群消费不起也不可能产业化。”银凤翔说。
  找什么样的非贵金属作为催化剂的活性成分是关键一步,在实验室,银凤翔向记者展示了几种样品,不同的颜色代表不同的金属成分。“这些都是普通的金属成分制成的样品,在催化剂中发挥不同的作用,产生的动力也不一样,我们还在不断寻找更好的。”
  在实验室,记者看到了国际首台1500瓦锂空气电池样机。
  初一看,就是一个40厘米见方的普通盒子,与直流交流转换器相连。打开罩在外面的塑料壳,里面是一层层弯曲相连的隔膜,比普通纸张厚一些。“你看,这个盒子上有很多小孔,让空气进来,隔膜浸上催化剂后,与空气发生作用就可以产生电能,带动汽车行驶。”银凤翔教授介绍,目前,这个样机充一次电需要3个多小时,未来,他们将进一步研究如何缩短充电时间,同时减轻重量,让电池充电、更换更加方便。
  目前,锂空气电池作为前沿科技产品,离产业化还有一段距离,一系列实际问题需要解决,包括让锂空气电池在不同温度、不同路况、不同速度等情况下,都能稳定安全地使用。
  “一旦锂空气电池研发成功,那将是一场能源革命。凡需要用到电池的设备,大到电动汽车,小到手机、电脑都可以使用。”银凤翔憧憬着未来,“那是迟早的事。” (据常州日报)
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