《電子技術(shù)應(yīng)用》
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車(chē)用超級(jí)電容電池/熱電技術(shù)崛起

2015-02-03

    來(lái)自英國(guó)劍橋的科技產(chǎn)業(yè)顧問(wèn)機(jī)構(gòu) IDTechEx 董事長(zhǎng)Peter Harrop表示,,有一種新型態(tài)的電力儲(chǔ)存裝置,結(jié)合了(supercapacitor)與鋰離子電池的優(yōu)勢(shì),,并能藉由汽車(chē)引擎的熱能來(lái)充電,,將是未來(lái)包括工業(yè)用卡車(chē)、軍用車(chē)輛等交通工具動(dòng)力來(lái)源的理想選擇,。

  “這種電池(supercabatteries)具備電池與的 特性,,通常介于兩者之間;該蓄電裝置有以鉛酸(lead-acid)電池或鎳(nickel)電池為基礎(chǔ)的版本,而市場(chǎng)主要關(guān)注的是采用鋰離子電極以及超 級(jí)電容電極的類(lèi)型;”Harrop指出:“那些非對(duì)稱(chēng)(asymmetric)電化學(xué)雙層電容器(electrochemical double layer capacitor,,EDLC)也被稱(chēng)為鋰離子電容,,因?yàn)榫邆涑浞烹娝俣容^快以及其他較優(yōu)異的特性,,有取代車(chē)用鋰離子電池與超級(jí)電容的潛力。”

  Harrop表示,,超級(jí)電容電池正獲得全球各家前瞻汽車(chē)制造商的青睞,,包括BMW、Ford,、Komatsu以及日本官方研究機(jī)構(gòu)AIST,。

  

  超級(jí)電容電池結(jié)合電池與超級(jí)電容的特性,也被稱(chēng)為混合式電容器(hybrid capacitor)(來(lái)源:IDTechEx)

  而Harrop也認(rèn)為,,可轉(zhuǎn)換為能量,、否則將以發(fā)熱形式流失的熱電(thermoelectrics),將會(huì)在未來(lái)成為應(yīng)用于各種車(chē)輛以及其他領(lǐng)域的常見(jiàn)技術(shù):“熱電裝置將會(huì)在2025年成為一個(gè)規(guī)模達(dá)10億美元的獨(dú)立市場(chǎng),,包括汽車(chē)應(yīng)用在內(nèi),。”

  截至目前為止,很 少有成功的案例,,僅有一些罕見(jiàn)的創(chuàng)新應(yīng)用,。例如EnOcean Alliance曾利用附著于散熱器(radiator)的熱電裝置產(chǎn)生微小UHF脈沖,以執(zhí)行無(wú)線(xiàn)大樓控制;Schneider Electric則利用熱電裝置為無(wú)線(xiàn)感測(cè)器供電,,在銅電線(xiàn)過(guò)熱時(shí)就會(huì)觸發(fā)警報(bào),。

  

  熱電材料能將廢氣或馬達(dá)的散熱轉(zhuǎn)換為能量,為超級(jí)電容電池充電(來(lái)源:IDTechEx)

  不過(guò)至今熱電裝置進(jìn)軍汽車(chē)應(yīng)用卻都沒(méi)有成功;例如BMW研究了20年,,也只能實(shí)現(xiàn)約十分之一,、也就是3%左右的熱電轉(zhuǎn)換率理論最大值。2014 年,,日本大型工程車(chē)制造商Komatsu KELK則證明,,其熱電轉(zhuǎn)換創(chuàng)新技術(shù)能回收1.5KW的能量、將熱電轉(zhuǎn)換效率提升至7.5%左右,。IDTechExj預(yù)測(cè),,熱電能量采集方法將在2018 年大量運(yùn)用于巴士及混合動(dòng)力車(chē)輛中;而各種大型車(chē)輛將首先受惠于這種技術(shù),因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生的熱足夠讓實(shí)用化,。

  IDTechEx也預(yù)測(cè),,超級(jí)電容電池到2020年將會(huì)成為所有混合動(dòng)力車(chē)輛的常見(jiàn)配備,而搭配熱電能量采集裝置能進(jìn)一步擴(kuò)展其市場(chǎng)版圖,,催生更小型的超級(jí)電容電池,。例如美軍預(yù)測(cè)到2020年,將可藉由這類(lèi)裝置的運(yùn)用減少70%的能源消耗,。

  IDTechEx則預(yù)測(cè),到2025年全球?qū)⒂?00萬(wàn)混合動(dòng)力車(chē)輛使用; 此外到2030年混合動(dòng)力車(chē)輛的銷(xiāo)售量將持續(xù)超越純電動(dòng)車(chē),,原因是純電動(dòng)車(chē)無(wú)法產(chǎn)生足夠的熱能,,讓那時(shí)候的先進(jìn)熱電材料利用,。而在2030年,銷(xiāo)售量將持 續(xù)超越混合動(dòng)力與電動(dòng)車(chē)的傳統(tǒng)汽油動(dòng)力車(chē)輛,,也將受惠于熱電技術(shù),,為暖氣、通風(fēng)馬達(dá)(ventilation motors)以及其他電動(dòng)配件,。

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