第213章 微型工厂

意念奇点 曾经心动Zzz 1380 字 7个月前

化学能是物质内部分子、原子、离子间存在的共价键、离子键、金属键等化合键,结合或者断裂时发生的能量效应,本质上仍然来源于微观粒子间基于电场作用产生的能量吸收与释放。

电能则是直接来源于电场作用下,电子或者离子间的能量传递,光伏板将太阳光携带的电磁波能量转换成电能,通过导线存入电池,转换成化学能存储,机器设备使用的时候,再将化学能转换成电能释放。

根据能量守恒定律描述,基于微观粒子之间相互作用的电磁力产生的能量,不会凭空消失或者增加,只是会转变成不同的形式的能量。

按照罗平的理解,以不同化合键组成稳定的物质结构,就等于储存了能量,破坏物质内部化学键,就会释放能量。

单纯计算物质化学能储存密度,在常见能源中,汽油、甲烷、液化气都属于比较高的,不过这些都需要氧气燃烧释放能量,只能一次性使用,储存运输麻烦,不像电能通用性强,更难以像电池那样循环使用。

电池储能当前密度最高的是三元锂电池,尽管质能密度比汽油之类差几十倍,胜在可以反复充放电,电能通用性强,机械能转换效率高,更适合机器人使用。

锂是原子量最小的金属,相同质量可以包含更多的锂原子,理论上可以释放更多自由电子,反应可逆性好,因此成为最佳电池原料。

理想条件下,用金属锂作为负极材料的锂空气电池,储能密度理论上可以超过每千克一万瓦时,接近汽油的能量密度,远超现有的所有电池能量密度。

原理很简单,放电的时候,金属锂作为负极材料通过与空气中的氧气结合成氧化锂释放电子,充电的时候,正极附着的氧化锂还原成金属锂沉积到负极。

实现起来难度很大,氧化锂是固态物质,附着在正极很容易形成堵塞,阻碍后续锂离子氧化反应,中断放电过程,并且空气中二氧化碳、水分子也可能与金属锂反应,生成不能逆分解的物质,降低电池可用性。

除此之外,锂元素在负极沉积的时候很容易形成尖锐结晶,刺穿正负极电解质隔膜,造成短路起火爆燃,这也是锂电池至今无法根除的痼疾之一。

罗平测试一段时间后发现微观形态改进锂电池并不难,单晶硅的光伏板发电能力也有很大的提升空间,他还发现了几种更高效率的微观构造,真正困难的是把这些构造在宏观世界制造出来,并进行规模化生产。

基地的设备即便不是最先进的水平,差距也不太大,距离他的要求还差很远。

想要将微观状态发现的分子结构量产出来,需要制造全新的生产设备才行,这种设备的形态他完全没有概念,肯定和现有的设备都不一样。