新型电池技术为电子、混合动力车带来更便宜的能源

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新型电池技术为电子、混合动力车带来更便宜的能源

［作者：佚名转贴自：本站原创点击数：123 更新时间：2006/11/17 文章录入：夏晶晶］

[注：本站登载的某些文章并不代表本站支持或反对其观点或肯定其真实性]

MIT的研究者们正在开发用具有规则晶体结构的锂镍氧化锰材料制作电池的技术，希望用它来取代使用在混合动力和电动汽车上的电池。目前使用的锂化合物电池没有快速充电能力或不符合汽车上的安全要求，而用改进过的LiNiMno材料制成的电池将比锂氧化钴电池更稳定，能在10分钟内充电或放电。

图LiNiMno材料内部结构

为了让锂离子更加顺畅的流动，改进的LiNiMno结构中增加了一个金属层，它同锂离子层之间由氧来隔离。当然，在这种材料商业化之前，它的工艺成本一定要低廉，而且还需要其他的改进措施。

想了解更多的信息，请联系MIT News Office的Anne Trafton，电话是617-253-2700，电邮是newsoffice@mit.edu,或请访问http://web.mit.edu。
——Alix L.Paultre

利用碳纳米管制成的柔性有机发光二极管

加拿大蒙特利尔大学开发出制作柔性有机发光二极管（OLED）的工艺方法，使制造出柔性显示屏成为可能，该技术还可用于生产发光服装。

OLED可应用在电子产品的显示屏上，其特点有包括在户外阳光下能清楚显示、耗电量低和亮度高等。由于作为透明电极的铟锡氧化层的易碎性，柔性OLED的制作方法一直进展缓慢。

据蒙特利尔大学化学系教授Richard Martel介绍，他们在研究中使用了一种具有高导电性和柔韧性的碳纳米管结构，并运用类似于造纸的工艺将碳纳米管做成厚度在几十纳米的薄片。这些薄片具有碳纳米管的传导性和柔韧性，并且非常薄，从而具有极高的透明性。研究人员使用自己开发的工艺方法，利用这种新的薄片电极材料成功制作出一种高性能的柔性有机发光二极管。

蒙特利尔大学附属埃科勒工学院的研究人员Carla Aguirre介绍说，除了柔韧性外，这种碳纳米管还展现出许多吸引人的特性，使其成为显示和发光透明传导氧化物的选择之一。将来如对其进行适当的化学处理，理论上可用其替代金属电极，制作出两边都可发光的OLED。

欲了解更多信息，请联络chimie@umontreal.ca

以酶为基础的生物燃料电池

牛津大学Kylie Vincent博士和其同事以酶为基础研制成一种燃料电池，比传统结构燃料电池便宜很多倍。
以酶为基础的第一个氢燃料电池样品目前虽然只能输出0.7V电压和微小电流，但是却能确保各种袖珍电子装置的用电。在普通燃料电池中氧气（来自空气）和氢气从交换膜片两面通过，膜片分开带有电极的小室，能自由通过质子。在一个电极上氢气被分解成质子和电子，电子不能通过膜片，在外电路接通时只能抵达燃料电池对面的小室，在那里参与通过膜片的氧气与质子的水合成。镀在电极表面上的催化剂保持燃料电池中发生的两种反应，通常使用铂，铂催化剂和交换膜片是燃料电池最昂贵的组分，这也是它们难以推广的原因之一。

但是，在Vincent博士研制的燃料电池中既没有铂催化剂，也没有交换膜片，而是利用两种廉价的酶：一种是取自细菌的氢化酶，另一种是取自真菌的虫漆酶，它们能参加与催化剂相同的反应。每个电极上覆盖有这两种酶中的一种。由于每一种酶能加速自身的反应，因此这种生物燃料电池不需要膜片，因为“燃烧”的两种成分——空气和氢气在燃料电池中能自由混合。试验样品是一个带有两个电极的简单玻璃瓶，电极上覆盖有酶，研究人员在试验样品上加上空气和少量（百分之几）氢气混合物时，即成功地获得了电流。
欲了解更多信息，请访问www.chem.ox.ac.uk

清华大学碳纳米管储氢技术研究获新突破

清华大学碳纳米材料研究小组近日发现一种经处理后表现出显著储氢性能的碳纳米管，它有望成为新的清洁能源——氢能电池的制造材料。

研究小组的成员对定向碳纳米管的电化学储氢特性进行了系统研究，发现这种碳纳米管混以铜粉后表现出显著的储氢性能。研究小组将碳纳米管制成电极，进行恒流充放电电化学实验，结果表明，混铜粉定向多壁碳纳米管电极的储氢量是石墨电极的10倍，是非定向多壁碳纳米管电极的13倍，比电容量高达1625mAh/g，对应储氢量为5.7wt％，具有优异的电化学储氢性能。

该项技术可以应用在燃料电池的制造中，起到持续稳定的氢源的作用。欲了解更多信息，请访问http://news.tsinghua.edu.cn。

弛豫铁电体揭示了新的能量转换应用

弛豫铁电体有多种功能，诸如作为绝缘体、大电场的维持器，转化机械能为电能的转换器，而根据美国DoE's Brookhaven国家实验室科技人员的最新研究，它还能用在新的领域，包括将机械能或光能量转换成电能的变送器。科学家正在研究铁电体的极性纳米区（PNR），其被认为能产生材料的主要电学特性，但是很少被研究过。

图物理学家Guangyong Xu正在领导BNL的研究小组进行弛豫铁电体的研究

当铁电体放置在一个强大的外加电场中时，他们注意到PNR区发生了旋转，但是会抗拒强大外加电场的线性化趋向。Guangyong Xu称这种现象“非常令人吃惊和有趣，在其他材料中还没发现这种情况”。在样品使用前和使用后，研究人员对穿透材料的X散射波谱进行了分析。在应用前状态下，X射线沿多种方向散射，说明PNR区朝向不同的方向。当外电场施加后，研究者期望X光图像能有重大的改变，以表示PNR区能像磁物质在磁场中那样成行排列。然而，图像虽有变化，但PRN区却以垂直于外电场的方向排列。还不清楚这种现象的原因，但科学家将进一步判定这是不是特殊现象。想了解更多的情况，请联系Brookhaven国家实验室，电话001－631-344-8000，或访问 http://www.bnl.gov

可“永久”供电的电池

很多人都有过这样尴尬的经历，当有急事需要打电话时，却发现手机没电了，而身边又没有固定电话,如果Cornell大学的研究人员成功了，今后，你将不会再碰到这种尴尬事。Cornell大学的一个研究小组将放射材料与MEMS（微型机电系统）悬臂和电路结合在一起，将核能转变为电能，这种能量源的半衰期大约为100年，基于这种技术的新电池可谓是能“永久”供电的电池。近日，该小组取得了突破性成果——能量转换效率超过了30%，是以前报道的效率的10倍。据报道，该技术可从10毫居（milliCurie）的良性镍同位素（Nickel）中产生1～10μW的峰值功率。Nickel-63是β放射能量源，它的穿透距离不超过10μm,因此很容易屏蔽。同时Nickel-63还能耐受刨压，制成片状，它的这种安全特性适合大批量工业生产。测试结果表明，这种能量源能为低功耗的传感器或峰值功率达40mW的计算及通信等突发模式应用提供大约20nW的持续供电。但是，这一数值目前还不足以为手机供电，根据摩尔定律（Moore’s law），手持系统的芯片将采用更新的生产工艺，能量消耗也会越来越低，也许，将来的某一天，你使用的手机将采用这种“永远”不会使用完的电池供电。另外，还有一个问题有待解决，那就是用过的放射性材料的处置问题，目前，该技术还处在研究阶段，这种基于放射性的能量源在未来是否能进入主流应用市场，还有待时间验证。有关该技术的详细情况请参考ISSCC 2006（San Francisco Marriott，2006年2月）上的报告。

用于电动自行车驱动系统的创新技术

越来越多的客户开始寻找提高运输中能源使用效率的替代方法，Energy Propulsion System(Asbestos, Quebec，加拿大)另辟蹊径，推出了一种创新的电动自行车驱动系统。

这种被称为“Dubbed Bionx”的系统使用重量轻、零维护的智能电机，实现了可调整的“比例辅助”控制功能，并且在转轴上采用了张力测量传感器。

图 Bionx电动自行车驱动系统约重6.8～9.1kg，包括电机、控制台、电池、安装件和电缆

施加到踏板上的压力使转轴产生微小的弯曲，产生的张力测量信号再进行带通滤波和放大。这个信号可以根据25%、50%、100%或200%这4个辅助级别来产生电机的转矩指令，而4个辅助级别可以通过安装在操控面板上的用户控制台进行设定。这样蹬车就容易多了，但如果你不蹬车，自行车是不会动的。

骑车人还可以设定4个充电级别当中的1个，在驱动系统不工作或下坡时对电池进行充电。自行车的三相无刷直流电机安装在轮毂上，有22个旋转磁体，在中心定子上有24个齿。

驱动电路系统放置在密封的电机外壳内，效率为90%～95%，额定功率为350W，峰值功率为675W，厚度为5.6cm，直径为23cm，大约重3.6kg。张力测量电路也位于电机驱动电路板上。

系统使用了3块电路板，分别是电机驱动、电池控制器和操作控制台，并且全部用I2C总线连接起来。该公司提供NiMH或锂电池，NiMH电池的规格是36V、8Ah、6.4kg、288W/h，锂电池的规格是36V、9Ah、4.3kg、324W/h。

该公司可提供开发包，或者是一辆完整的自行车做为参考。许多OEM客户已经在其自行车上采用了该方案，Airnimal USA公司(http://www.AirnimalUSA.com)甚至将它用在了折叠式自行车上。欲了解更多信息，请联系Energy Propulsion System公司的Alexandre Coulombe，电话001-819-879-0041-225，或访问http://www.bionx.ca。