作為下一代電池的能量載體,鎂是很有前途的候選者。然而,鎂電池若要替代鋰離子電池,還需提高循環(huán)性能和容量。為此,一個研究團(tuán)隊(duì)專注于一種具有尖晶石結(jié)構(gòu)的新型正極材料。經(jīng)過廣泛的表征和電化學(xué)性能實(shí)驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn)了一種特殊的成分,可以為高性能鎂充電電池打開大門。
當(dāng)前很多媒體關(guān)注電池,以及重要的研發(fā)工作和商業(yè)投資,專注于高容量、功率密集的可充電(二次)電池。當(dāng)然,這種觀點(diǎn)很有意義,因?yàn)樗鼈冇糜陔妱悠?(EV) 和其他更高功率的、通常是移動的情況。
我們經(jīng)常談?wù)摵蛽?dān)心電池:它們的壽命、安全問題、充電/放電、溫度影響和許多其他問題,以至于很容易忘記電池供應(yīng)鏈中的一個重要環(huán)節(jié):連接器。過去一周發(fā)生的兩件事,一個在當(dāng)前范圍的極低端,另一個在更高的范圍,提醒我,如果沒有牢固的連接,最好的電池也是無用的。
碳化硅 (SiC) 半導(dǎo)體在處理高功率和導(dǎo)熱方面比電動汽車 (EV) 系統(tǒng)和能源基礎(chǔ)設(shè)施中的傳統(tǒng)硅更有效的能力現(xiàn)已得到廣泛認(rèn)可。SiC 器件有助于更有效地將電力從電池傳輸?shù)?EV 系統(tǒng)組件中的電機(jī),從而將 EV 的行駛里程增加 5% 至 10%。
在過去的幾十年里,碳化硅和氮化鎵技術(shù)的進(jìn)步以發(fā)展、行業(yè)接受度的提高和有望帶來數(shù)十億美元的收入為特征。第一個商用 SiC 器件于 2001 年以德國英飛凌的肖特基二極管形式問世。隨之而來的是快速發(fā)展,到 2026 年,該行業(yè)有望超過 40 億美元。
碳化硅 (SiC) 用于各種應(yīng)用已有 100 多年的歷史。然而,如今半導(dǎo)體材料比以往任何時候都更受歡迎,這在很大程度上是由于其在工業(yè)應(yīng)用中的使用。
電力電子新技術(shù)的發(fā)展已將工業(yè)市場引向其他資源以優(yōu)化能源效率。硅和鍺是當(dāng)今用于生產(chǎn)半導(dǎo)體的兩種主要材料。損耗和開關(guān)速度方面的有限發(fā)展已將技術(shù)引向新的寬帶隙資源,例如碳化硅 (SiC)。
在夏威夷海岸,我們的系統(tǒng)顯然包含 Vicor 組件。我們將在海底運(yùn)行水下自動駕駛汽車和多個數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。海上的可再生能源設(shè)備和波浪能設(shè)備從未做到這一點(diǎn)。所以這是開創(chuàng)性的東西。這是其中令人興奮的部分。我的意思是,能夠?qū)⑿碌目稍偕Y源真正帶入主流商業(yè)市場、研究市場、國防和安全市場,對我們所有人來說都是令人興奮的。所以這很令人興奮,但它是新的。我們正在這里開辟新天地。
我們提到了 Project Natick。微軟建造了一個 40 英尺長的管子,并用 12 個機(jī)架裝載了總共 864 臺服務(wù)器,然后沉入了蘇格蘭附近的北海。電力來自附近的陸上風(fēng)電場。微軟報(bào)告稱,水下數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器的故障率是其陸上對照組的 1/8。該公司正在繼續(xù)開展 Project Natick。
在可再生能源系統(tǒng)方面,公司最近試圖利用三種主要能源:太陽、風(fēng)和海浪。太陽能電池板現(xiàn)在幾乎無處不在。風(fēng)力渦輪機(jī)裝置在陸地和海上變得越來越普遍。然而,我們還沒有看到太多的是波浪能。不過,新的能量浪潮可能是波浪能。 世界正在轉(zhuǎn)向可再生能源。不夠快——還沒有——但它正在發(fā)生。經(jīng)典的可再生能源是水電。如果到處建造巨大的水壩很容易逃脫,我們早就做到了。
作為一個謹(jǐn)慎的以模擬為中心的工程師,我一直很喜歡傳統(tǒng)的基于熱的保險(xiǎn)絲,并且由于它們的有源元件而對電子保險(xiǎn)絲(也寫為 e-fuses 或 eFuses)有些懷疑。畢竟,在可靠性方面,簡單幾乎總是更好,而且沒有什么比熱熔斷器在功能上更簡單的了。我并不是要從技術(shù)上貶低它們,因?yàn)樗鼈儗?shí)際上融合了先進(jìn)的材料科學(xué)和技術(shù);它們的功能很簡單。
這就是嘗試所有這些不同事物的令人興奮的地方。因?yàn)槿绻渲幸恍┯行?,從長遠(yuǎn)來看,這可能是一條更好的聚變能途徑。我們需要學(xué)習(xí)什么?每個人都面臨著一系列共同的挑戰(zhàn),并試圖弄清楚如何克服?我的意思是,你說的是最重要的三個因素,但是要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的聚變反應(yīng)或維持聚變反應(yīng),喂養(yǎng)它,是否有具體的挑戰(zhàn)?在這一點(diǎn)上,該行業(yè)仍需要克服哪些挑戰(zhàn)?
最近我們看到了變化,特別是最近在英國,政府現(xiàn)在發(fā)布了一項(xiàng)聚變戰(zhàn)略,表示他們希望將聚變能源商業(yè)化。他們還在制定監(jiān)管框架,這將為行業(yè)中的公司提供確定性。美國也有活動,他們正在推動公私合作。所以世界各地發(fā)生了各種各樣的事情。實(shí)際上,中國也對聚變很感興趣,日本也一樣。因此,在能源和氣候背景下,圍繞核聚變發(fā)生了很多事情。
今天我們將討論核聚變作為能源的前景。如果科學(xué)能夠弄清楚如何制造聚變發(fā)電機(jī),那么聚變能源將成為世界所希望的一種強(qiáng)大而清潔的能源。但是經(jīng)過半個世紀(jì)和數(shù)不清的數(shù)十億美元的研究之后,沒有人可以控制這個過程。包括不少核工程師在內(nèi)的一些人得出結(jié)論,商業(yè)聚變是白日夢。然而,今年突然之間,這個話題又開始引起了很多關(guān)注。
對于許多與 EMC 有關(guān)的問題,最佳答案是“視情況而定”,因此可能并非所有情況都只有一個答案。我會嘗試在答案中包含我的假設(shè)。為了清楚起見,對問題進(jìn)行了編輯。