飞机也要纯电动?新型电池让梦想成为现实

2016-10-01 10:30:51     作者:陈杨英杰      来源:雷锋网

你见过纯电动的商用飞机吗?Luke Workman 有一个想法,能在不久的将来把这一切变成现实。

你见过纯电动的商用飞机吗?我们都没有。

作为一个电池设计师,Luke Workman 有一个想法,能在不久的将来把这一切变成现实。他希望通过优化现有的电池技术,并重新设计飞机上的电池布局,使他们更有效、更高效地适应长途旅行。

Luke Workman 向 News Atlas 解释了他关于电池设计的想法,以及如何帮助航空业过渡到更清洁、更可持续的飞行状态。

首先,Workman 表示,今天的电动马达“在空气中的效果非常好”,主要问题在于封装,需要尽可能多地把能量存储到电池组中,同时又要最大程度地降低重量。他告诉 News Atlas:“电池只有 35% 的重量用于电量存储,铝铜合金的表面薄片只是用于电能的导入和导出。这是很大的一部分重量,用的却不是导电材料。飞机搭载的很大一部分重量居然无法用于储存能量。”所以 Workman 到底提出了什么样的解决方案呢?

他想把飞机的机翼部分作为一个“巨大的电池”,更具体地说,他想把机翼改造成“电极板表面,然后穿过整个机翼的交叉区域进行处理。”

“我想出一个电池设计,重量远远降低,并解决了散热问题 —— 仅仅需要一个巨大、平整的表面,比如说,超过正常尺寸的超音速飞机机翼。”

不同于传统电池通过顶部的金属片传导能量,Workman 打算把大片的导电物质一起置入超薄的双面箔层(一面铝,一面铜)。这样做时,所有的电都会通过表面互相联系在一起。下面举个例子:

因为机翼需要坚固且合理的结构,Workman 建议:“我们可以把电池作为机翼的中间层,然后我们可以用铝皮表面的机翼作为集电器,把电能从电池层输出到电动机。”一个可视化的说明在下图:

他还指出,由于现在的小电池都有一个特定用途,这种“三明治”的想法无法获得同样效果。但把这个概念应用到大面积的工程,因为它是如何传播的。它不仅会非常好,但是如此薄,它也有非常小的热量。和我们大多数人都知道,电池温度调节通常是一个很常见的话题,当讨论有关电池。

由于以“超音速”飞机作为例子,为了在飞机上实践他的想法,他快速地制定了一些预估的技术规格:

“鉴于现有的电池材料具有安全、高生命周期等特性,每 0.2 毫米厚的箔层大约可以获得 13300 安时。九百层就能给我们提供 3.3 kV 标量、大约 44 兆瓦小时的电池存储。

总重量大约 104000 公斤(约 230000 磅),由高比例的导电材料构成,传导损耗比现有的任何技术更低,但充放电速率很高。由验证过的材料制作的成品,每公斤能给我们提供 423 瓦时。

假设我们的机翼面积是 300 平米,箔层约 20 厘米厚,顶部和底部各为 1 厘米厚的电导板,那么电池越大,效率越高。”

总之,飞机越大,机翼和表面积越大。因此,当平面变大时,效果会更好、更全面,不仅能用于飞机,也能用于其他交通工具或硬件结构:公车、火车、卡车、轮船甚至电力存储。

via electrek

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