研究新能源,大体上是从专业入门,研究科技,追求普适价值与实践规则,直到超越科技的快乐体验。
新能源大体上指非化石能源,用这种定义判断,煤炭、石油以外的能源,都是新能源,范围很大。太阳能、风能、水能、核能、生物质能等等都可叫新能源。用这种定义推论,不用燃油的汽车,叫新能源汽车。在这样的范围内研究新能源,主要是研究怎样提高能源转化效率,降低制造和使用成本。
中国政府大力支持太阳能发电产业,也就是光伏产业,通过政策倾斜、工程分包,发放补贴,造就了一大批研究光伏产业的人员。我是从2002年开始,在西藏从事光伏科技与产业研究,主要任务是了解与寻找成本更低的光伏科技与产品。单晶硅,多晶硅,非晶硅,碲化镉,铜铟镓硒,纳米晶硅等等,都或深或浅研究过。后来研究太阳能光热发电,引进美国技术。塔式、槽式、盘式、簇式都研究过,发现存在的问题。为解决问题,提出黑箱式,复合薄膜式太阳能光波研究方向,2013年被引到中国科学院,应用光波复合与共振原理提高太阳能转化和利用的效率,涉及表面等离激元、原子沉淀、超光波、超微粒子等高新科技,受制与研究经费,专业研究就此暂停。
从民众需求出发,研究能源科技集成。民众需要的能源,从能量形式看,主要有两样,热能与电能。从使用场合看,包括固定与移动,居住需要固定能源,交通需要移动能源。这样看来,民众需要的能源一共有四种,固定热能(做饭、取暖),移动热能(开车、旅游),固定电能(点灯、娱乐),移动电能(移动通信、电动交通)。
从市场供给看,现在存在问题最多的是电动交通,用锂电池组(包、箱)供电,六大问题亟待解决,包括安全(冲击爆炸、短路起火)、容量(行驶里程短)、寿命(保持80%容量的充电次数)、充电(充电占地、耗时,充电桩投资大)、低温(低温容量降低,失效)、环保(锂离子污染土壤,处理难度大)问题。应用轻金属能源发电技术,制造电能模块,是系统解决电动交通能源问题的一个方向。
轻金属能源发电技术包括铝、镁、锌发电,用这些轻金属做电极,匹配另外一个电极(空气电极或者氧电极),在电解液或者电解胶体中产生电化学反应,从而发电。轻金属氧化为化合物,可做为建材、电子屏幕等产品的配料或者原料。也可以通过还原反应,得到再生的轻金属能源,循环使用。
集成轻金属发电、无线通信、电源管理、网络平台等技术,制造电能模块,满足民众对大功率移动电能的需求,提供更多的市场选择。使用电能模块为电动汽车供电,民众可以网约送电,如同网约打车一样方便。比使用燃油或者锂电更安全、便利、经济。
推广电能模块的主要任务是,成立应用研究所或者研究院,对接各种应用,试制样品。例如轻轨电源、冷链电源、工程电源、应急电源、海洋电源、航空电源、旅游电源、城镇电源、军用电源等。做好区域、行业规划,建立试点、示范。制定一套中国主导的移动电能模块、直流微电网、直流电器标准。
在研究新能源的道路上,不仅仅需要科技方面的深化、关联与集成,还要面对各种置疑、挑战。必需坚持初心,坚持、坚持、再坚持。收获突破自我的愉悦,以及会心交流的朋友。还有思想的升华,境界的提升。
研究新能源,不断产生科技创意、创新、创造方面的收获,还有科学、哲学、文化方面的原创,提出超光能科学、核育哲学、图形文化(图形逻辑)等概念或者研究领域。除此之外,还有对政治、社会、人际的新认识,新研究,新成果。结交朋友,合作实干,其乐融融。
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