第214章 意外发现

临近过年,公司的事情安排完成了,江淼也没有多少事情加紧处理,因此他一直在实验室做研究工作。

1月20号,农历大寒。

书雅打电话让他过去一趟。

进了书雅的微生物实验室。

他就看到书雅正在十几个实验电池箱旁边。

“阿雅,有什么事情?”

书雅看到他过来,将一份刚刚检测的数据递过来:“你看一下就知道。”

江淼接过文件夹,仔细翻看了一遍,眉头一挑:“你竟然研究出这种东西。”

书雅笑着解释道:“这不是看你前几个月,一直对于未来的大豆产能过剩忧心忡忡嘛,我也想帮你解决一下这个问题,就看看能不能使用大豆作为发电菌的食物,没有想到还有意外之喜。”

放下文件夹,江淼仔细观察眼前这些实验性的电池箱。

同时也在听书雅解释一些具体情况。

“我使用秸秆粉末、大豆粉末、加上琼脂粉末,调整成为特殊的凝胶体,加上发电菌种,和其他辅助微量药剂,让发电菌维持一个相对生长…”

“目前最好的一个版本,发电功率为每立方米334瓦,平稳维持时间为160个小时,理论发电量为53.44千瓦时,实际发电量为48千瓦时左右…”

从这些数据来看,这个技术比之前江淼研究的版本,似乎只有三分之一的发电量。

但是真正让江淼非常惊讶的东西,是这种凝胶体内部,随着发电菌的生长繁殖,竟然形成了一种特殊的纳米结构。

这种纳米结构类似于蘑菇类的大型真菌,不过其内部密布密密麻麻的蜂窝状。

书雅本来是打算研究一下这个蜂窝状凝胶,可不可以通过再次添加营养粉料,让其重新利用起来。

然而实验结果却出乎意料,二次添加了营养粉料的蜂窝凝胶体,发电量少得不正常。

可是那些发电菌却正常消耗了营养粉料的养分。

这个结果引起了书雅的兴趣,她重新研究了蜂窝凝胶体,发现其结构竟然可以储存电能。

每立方米的蜂窝凝胶体,一开始研究出来的蓄电上限为150千瓦时左右。

后续,书雅又带着十几个实验助手,深入研究了蜂窝凝胶的各种物理化学特性。

发现经过干燥灭活处理的蜂窝凝胶,可以通过加新的凝胶体中,实现二次堆叠。

目前堆叠极限为3次,每一次堆叠之后,蜂窝凝胶的储电纳米结构会增加一倍左右,即每立方米的蓄电上限被提升到了450千瓦时。

不过这东西的放电功率并不高,目前只有1600瓦左右,一次充满电,可以持续放电281个小时。

书雅一直在想办法,提高其快速放电的能力,但是搞了一个多月,还是毫无头绪,最后才找他过来看看。

“温度、光照和酸碱度之类,你都实验过了,虽然可以改变,但是改变幅度不大。”江淼思考了起来。

准确来讲,是他开启了鉴定面板,仔细观察着装这些蜂窝凝胶体。

这些纳米结构是发电菌菌体凋亡之后形成的结构,哪怕是凋亡之后,这些结构仍然保留了发电菌的一些特性。

突然他想到一个可能:“阿雅,你可以尝试一下,增加氧气浓度。”

“氧气浓度?是增加其氧化还原反应吗?我试一下。”书雅若有所思,随即安排实验助手开始做实验。

随着蜂窝凝胶之中,被通入的氧气越来越多,果然凝胶体的发电量也跟着飙升。

但是,很快整个凝胶体猛然燃烧起来。

早有准备的实验助手们,迅速按照操作手册开始灭火。

书雅没有太意外,毕竟向蓄电池通入氧气,如果放电量真的增加了,那大概率是会起火的。

她聚精会神看着刚才的实验数据。

当氧气浓度达到45%时,放电功率达到最大,为4725瓦;当氧气浓度达到53%时,放电功率下降为3529瓦,凝胶体开始自燃。

而一旁的江淼,更是通过鉴定面板,看到了整个放电过程中的各种细节,氧气浓度确实可以增加蜂窝凝胶体的放电功率,但对凝胶体的蓄电纳米结构有巨大的破坏。

这也是意料之中的结果。

毕竟加大氧气浓度,就是为了增加氧化还原反应效率,当一个东西被氧化了,那其结构肯定会跟着改变。

江淼并没有太在意这一点,他真正的目的,主要为了看这些纳米结构的放电特性,是通过什么方式实现放电的。

而刚才的激烈反应过程中,他看到了自己想要的答案。

这个结构是通过磷原子和氮原子,让电子在特殊的纳米结构之中,发生快速迁移,从而实现放电效应,其结构有点类似于电鳗的电肌细胞。

在江淼的指点下,书雅带着十几个实验助手,在过年之前,终于完成了蜂窝凝胶体的放电功率调节技术。

该技术使用了大豆油作为缓冲剂(其他高凝固点的植物油也可以),加入氯化钾,只要通过调节LED灯光的波段,就可以让蜂窝凝胶体的放电功率,从0∽96千瓦之间自由切换。

而其使用寿命,根据江淼通过鉴定面板的预估,大概可以实现600次左右的高效放电,放电超过600次之后,其纳米结构就会开始失效,其蓄电和放电能力都会直线下降。

蜂窝凝胶体的充电功率也可以在0∽96千瓦之间切换。

不过其充电损耗率,比锂电池低一点,大概在3∽7%左右。

其放电损耗率同样为3∽7%。

每个月在自放电损耗上,大概是0.2∽0.8%左右。

而其低温运行情况上,其实是受到凝胶体内部的大豆油影响,一旦大豆油凝固,那其放电功率会直线下降到只剩下十分之一左右;如果是亚凝固状态,即零度到负十六摄氏度之间,其放电功率大概为二分之一左右。

不过好在凝胶体一旦开始放电,其发电过程中的电损部分,绝大部分会变成热能释放出来,从而让凝胶体内部快速升温。

因此如果要在北方地区,使用凝胶体作为蓄电池,就要在冬天加装保温层和快速加热器,通过快速加热,再利用凝胶体自发热的效果,让其时刻维持高效运行。

但是这种设计,有一个麻烦的地方,那就是夏天的时候,必须及时将凝胶体外面的保温层拆除,不然一旦运行起来,其核心温度会达到46摄氏度左右,必须让其裸露,通过风冷或者水冷的方式,将其核心温度压低到20∽30摄氏度之间。

这些缺点,并没有降低凝胶蓄电池的价值。

毕竟其每立方米储电量可以达到450千瓦时,其重量为1.5吨,相当于每公斤的能量密度为0.3千瓦时。

这个能量密度是什么水平?

磷酸铁锂在0.16∽0.2千瓦时每公斤左右。

半固态电池在0.28∽0.4千瓦时每公斤左右。

全固态电池在0.5∽0.7千瓦时每公斤左右。

也就是说,凝胶蓄电池的能量密度和半固态电池差不多。

但是凝胶电池有一个特点,那就是其生产成本非常低,其核心原材料就是放电菌菌体、大豆油、氯化钾和其他辅助的微量元素,加上电极和外壳之类,以目前的市场价格计算,每立方米成本大概在3500块钱左右。

这个成本可以秒杀磷酸铁锂的每吨3万,更别提那些平均每吨20万以上的固态大坑了。

而且凝胶电池环保呀!

凝胶电池报废了,大豆油还可以回收去炼生物柴油,蜂窝菌体可以粉碎作为有机肥,这不仅仅不需要担心环境污染,也不需要耗费大量资金去做废物处理,还可以赚回一部分成本。

尽管只有600次充电放电,比磷酸铁锂的2000次左右弱爆了,但这东西便宜得要死。

生产一吨磷酸铁锂的成本,都可以生产8.5立方米,即12.75吨的凝胶电池了。

用报废了,更换起来不心疼。

其他电池需要各种稀有元素,这加大了生产成本的同时,也增加了产业链的风险,毕竟国内很多稀有元素的储备不足,一旦国外有风吹草动,就会导致生产成本大幅度飙升。

而凝胶电池的核心原材料是大豆、秸秆和氯化钾,这些东西现在国内并不缺乏。

当然,凝胶电池的好处,还是利好储电产业。

毕竟其充电放电加起来的损耗率,仅仅只有6∽14%,这意味着充电10度,放电差不多有8.6∽9.4度,比现在的抽水蓄能水库更有优势,抽水蓄能水库上限,也只能做到充电10度,放电7.5度。

至于应用在交通工具的移动电源上,肯定是可以的。

但是考虑到凝胶电池充电极限功率,也只能达到96千瓦,没有办法实现几分钟快充。

因此其比较适合换电模式,而不是充电模式。

就是交通工具的电池电量消耗得差不多了,就直接去更换电池,避免充电的麻烦。

按照目前的情况,凝胶电池每立方米450千瓦时的能量密度,如果是普通家庭小轿车,150千瓦时的电量就足够用了,没有必要将电池设计得那么大。

倒是大货车、工程车辆、内河运输船之类,需要比较大的电量。

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